New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

MSU Biology 1 Class Notes and Study Guides

by: Victoria Notetaker

MSU Biology 1 Class Notes and Study Guides bio 1134

Marketplace > Mississippi State University > Biology > bio 1134 > MSU Biology 1 Class Notes and Study Guides
Victoria Notetaker

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

This bundle features notes from Bio 1 and study guides for exams.
Biology 1
Dr. Cynthia Doffitt
Biology, MSU, Bio 1, class notes, Study Guide
75 ?




Popular in Biology 1

Popular in Biology

This 84 page Bundle was uploaded by Victoria Notetaker on Wednesday April 13, 2016. The Bundle belongs to bio 1134 at Mississippi State University taught by Dr. Cynthia Doffitt in Fall 2012. Since its upload, it has received 20 views. For similar materials see Biology 1 in Biology at Mississippi State University.

Similar to bio 1134 at MSU


Reviews for MSU Biology 1 Class Notes and Study Guides


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 04/13/16
Bio I 11-13-12 Chapter 54: Introduction to Ecology and Biomes  Ecology­ the study of the interactions of organisms and their environment.  Includes biotic and abiotic interactions.  Biotic interactions­ between living organisms o Predator and prey  Abiotic interactions­ between living organisms and their environment o Availability of water and sunlight Scale of Ecology  Organismal ecology o Physiological ecology­ adaptations­ physiological o Behavioral ecology­ adaptations­ behavioral  Population ecology­ demographics of a population o Population growth o Species interactions  Predation  Competition  Parasitism o Community ecology  Species interactions­ how we go from separate populations  to form a functional community  Species richness­ the number of different species in a  community  The rainforest compared to the Artic  Succession­ a return to a natural state after some sort of  disturbance o Ecosystems ecology  Energy flow and nutrient cycles  Biotic and abiotic components  Trophic levels and food webs Ecological interactions  Trophic levels o Primary producers­ organisms that serve as the base of the food  web/chain; convert energy into a usable form.  Plants as they carry out photosynthesis o Primary consumers­ organisms that consume primary producers  Herbivores/ plant eaters o Secondary consumers­ consume primary consumers  Carnivores o Scavengers­ feed on dead or dying organisms; larger animals  Vultures Bio I 11-13-12 o Decomposers­ feed on dead or dying organisms  Bacteria and Fungi  May include: o Predators o Competitors o Plants o Abiotic factors Effect of abiotic environment  Distribution pattern  Abundance  Factors o Temperature o Wind o Salt concentrations o pH o Water availability   Optimal range or niche­ plants and animals have a range of temperatures, certain concentrations of salt in some organisms. Where you would find  them based on factors Abiotic factors  Temperature o Most important factor in the distribution of organisms o Exothermic animals­ “cold blooded” o Endothermic animals­ “warm blooded”  Can regulate body temperature o Plants­ frost  Wind­ enhances effect of temperature  Water Availability­ all organisms needs water o Plant distribution­ some need more water, some need less o Animal distribution­ their distribution is directly linked to plant  distribution. (Follow their food)  Light o Plant distribution­ photosynthesis  Shade tolerant plants  Full sunlight plants  Aquatic systems­ sunlight only goes so far  Salinity­ salt o Animals  Freshwater fish­ hypertonic  Marine fish­ hypotonic Bio I 11-13-12 o Plants o Halophytes  pH o Variation  Acidic waters  Toxins, heavy metals leach into the water. Cause  problems for aquatic animals/fish  Acid rain­ caused from the burning of fossil fuels; releases  certain toxins into the environment  contact with water =  acid rain o Rainwater pH 5.6; plants grow well at this pH o If pH drops below that, plants will not grow well; prevent nitrogen  fixing Climate and biological communities  Climate­ the prevailing weather pattern in an area (long term)  Climate predicts the distribution of plants and animals Greenhouse effect  Caused by solar radiation.   Energy radiated  Atmospheric gases  Necessary for life  Caused mainly by greenhouse gases; a lot are being released due to  human activities o Carbon dioxide o Methane o CFCs  Global warming  Human activities   All greenhouse gases have increased  CO2  Anticipated changes in the global climate o Afraid organisms can’t respond fast enough Temperature differentials  Temperature­ determined by the amount of solar energy is being received.  Solar radiation  Poles versus equator  General trend Bio I 11-13-12 Atmospheric circulation  Temperature directly effects winds  Atmospheric circulation  Major biomes Ocean currents  Wind and Earth’s rotation  Pinwheels Elevation and mountains  Elevation effects temperatures o High elevation = low temperatures  Mountains o Rain shadow o Mountains close to ocean Seattle  Biomes  Major areas of land classified by rainfall and temperature 10-23-12 bio I The experiment  Monohybrid cross­one characteristic/trait  P generation (parental)  F1 generation­offspring of P generation; hybrids  F2 generation  Homozygous­true breeding plant  Heterozygous  3:1 phenotypic ratio­refers to outward trait or what it looks like  1:2:1 genotypic ratio 3 important ideas  dominant and recessive traits o recessive­masked by dominant trait o blending inheritance­major idea of inheritance at the time. Ex: dark  pink+white=light pink  genes and alleles o particulate mechanism o “unit factors”genes/alleles o alleles­particular variant of gene you have o gene­characteristic/trait  segregation of alleles o heterozygotes­1 dominant/1 recessive o homozygous dominant­2 dominant alleles o homozygous recessive­2 recessive genotype and phenotype  genotype­ genetic composition; inherited alleles o homozygous­ 2 copies of some allele o heterozygous­ 2 alleles (T and t)  phenotype o gene expressionwhich allele has an effect punnett square Tt  X  Tt (crossing 2 heterozygotes)  genotype ratio: TT: Tt: tt           1: 2: 1  phenotype ratio: tall: dwarf   3: 1 dihybrid cross  looking at 2 genes instead of just one (2 characteristics)  law of independent assortment­alleles of different genes sort into gametes independently. (increase genetic variation­good thing!) chromosome theory of inheritance 1. genetic material­contained on chromosomes 2. replicated and passed­DNA replication; meiosis/ sexual reproduction 3. diploid cells­ 2 sets of chromosomes homologs 4. homologues segregate­homologous chromosomes separate 5. haploid cells­gametes­ 1 set of chromosomes; during fertilization they fuse to give a diploid offspring law of segregation  homologous chromosomes  locus­ the physical location of a gene on a chromosome law of independent assortment  meiosis  random alignment of homologous chromosomes during o meiosis I (metaphase I) o 2 possible outcomes **true for genes on different chromosomes** sex chromosomes and x­linked inheritance  autosomes (1­22)  sex chromosomes (23) o x­y system  xx female ;  xy male  x­linked genes­found on X chromosome, but not on Y o “normal”  X^H o dz   X^h­A o hemizygous­lacking an allele for a particular gene Chapter 17: Complex Patterns of Inheritance Linkage  2 genes physically close on the same chromosome  Discovered by unexpected results in F2  F2 ratio= 15: 1: 1: 4 Crossing Over  Violates linkage  The exchange of pieces of homologous chromosomes during meiosis  F2 o Nonrecombinants­ did not cross over o Recombinants­ did cross over Conclusion  Genes on the same chromosome tend to be inherited together  Crossing over­ new combos of alleles  Crossovers­ recombinant chromosomes Chapter 22­ Origin and History of Life Big Bang­ 14 billion years ago (BYA) Solar system formed about 4.5 BYA Earth formed about 4.5 BYA Outer layers solidified into rock and oceans formed­ about 4 BYA Life­ about 3.5­4 BYA o First life= simple, single celled prokaryote Origin in 4 overlapping stages 1. Nucleotides and amino acids a. Monomers for macromolecules 2. DNA, RNA, and proteins 3. Membranes 4. Cellular properties History of Life on Earth  Geologic time scale o Divided into eons o Further divided into eras and then periods  Precambrian= super eon  Cambrian explosion­ occurred right at dividing line between Precambrian  and Cambrian. (explosion in diversity) o Every plant and animal we know of evolved after Cambrian  explosion o First vertebrates, land animals, and shells appeared. Typically  aquatic plants and animals start moving to land. Produce seeds  and get first insects  o About 100 million years after that, we get reptiles, dinosaurs  (dominant animals) and mammals (very small). o About 160 MYA we get our first birds. o First flowers appear on Earth o Hominids­human like ancestors Diversity of Life 1. Genetic changes 2. Environmental changes o Can allow for new types of organisms­ evolution o Responsible for many extinctions­ extinction  Mass extinctions o 5 mass extinctions so far. o Major one­ dinosaurs o Open up new areas for organisms to evolve o Used to divide time lilnes o Scientists think we are in the beginning of the 6  mass extinction  because human population is so large, less plants and animals and climate change.  Horizontal gene transfer­ a transfer of genetic material that is a direct  transfer Chapter 23­ An Introduction to Evolution Biological Evolution  A heritable change in the genetic material of a population over many  generations.  Biological evolution o Microevolution  Small scale­ single gene o Macroevolution  Larger scale­ new species  Species­ a group of related organisms that can interbreed and produce  viable offspring.  Population­ a group of members of a species in a certain area. History  John Ray­ first to develop some sort of classification system; about 1600s; first developed species concept  Carolus Linnaeus­ expanded on John Ray’s classification system and  discovered hundreds of plants and animals.   Jean­Baptiste Lamarck­ noticed that some animals seemed unchanged  and others changed over time. (noticed change over time) o Evolving towards perfectionhumans o Believed in inheritance of acquired characteristics (changes that  occur in individual can be passed to offspring) Charles Darwin  2 major fields: geology and economics  Geology o Uniformitarism  Proposed by Hutton and Lyell  Recurring events­slow process  Economics o Competition  Put forth by Thomas Malthus­ only a small percentage of any population will survive because of competition.  Voyage of the Beagle­ famous voyage where he formed most of his ideas. Beagle (1831­ 1836)  Galapagos Island­ famous stop made o Darwin observed unique plants and animals.  o Famous thing= Galapagos Island Finches or “Darwin’s finches” o 1840s= theory of natural selection o 1856= started writing The Origin of Species  Alfred Wallace o Got wind of Darwin and ideas and came up with his own idea of  evolution/natural selection­ pretty much the same to Darwin’s   Darwin’s The Origin of Species   Descent with modification o Organisms change over time Chapter 59: Ecosystem Ecology Ecosystem:  Ecosystem­ biotic community and abiotic environment  Ecosystems ecology­ movement of energy and materials through  organisms and ecosystems Food webs and energy flow  Food chain  Trophic level  Food web  Autotrophs­ takes inorganic materials and converts them to organic  materials. Light or chemical energy to form covalent bonds between  carbon molecules. o Primary producers­ organisms that photosynthesis. (Light) o Chemoautotroph­ Use energy from inorganic chemicals  Heterotrophs­ Get energy from consuming another organism o Primary consumers o Secondary consumers o Detritivores (feed on detritis, organic material in the process of  breaking down) or decomposers Food chain lengths  Food chain lengths­ the number of links. 6 links is the upper limit. Energy transfer  Second law of thermodynamics­ energy lost as heat or waste.  Energy transfer through trophic levels  Measure the efficiency of consumers o Production efficiency­ (individual level)  Energy incorporated into new biomass (growth)  Invertebrates­ highest efficiency rates: 10­40%  Vertebrates­ 10%  Fish (ecotherms)­ 10%  Endotherms­ 1­2%  High efficiency organisms include invertebrates, bacteria,  ecotherms, and young organisms.  Organisms with relatively low efficiency include vertebrates,  adults, and endotherms. o Trophic­level transfer efficiency  Energy at one trophic level incorporated into biomass at the  next trophic level.  Low efficiency level­ around 10%  Two reasons for why it is low: 1. Undigestible food 2. Lost as heat  Pyramid of numbers­ looking at number of individuals in each trophic level. (Looking at species abundance) o The number of individuals decreases as you go up the trophic level.  Inverted pyramids­ Looking at species abundance o The number increases as you go up the trophic level.  Pyramid of biomass­ Looking at amount of biomass in each trophic level. o As you go up the trophic levels, it decreases. Biomagnification  Biomagnification o Chemicals build up in food chains  Ex: DDT  o Tends to concentrate in tissue o Higher trophic levels Biogeochemical cycles  Movements of chemicals through ecosystems o Biological transport mechanisms­ the absorption and release of  elements; take them in and when decomposing, it goes back. o Geological transport mechanisms­ physical factors: erosion, water  movement, etc. moving elements around. o Chemical transport mechanisms­ weather; rain, snow, wind, etc.  moving elements around Phosphorus Cycle  Phosphorus cycle­ ATP, nucleic acids o Plants­ take phosphate from soil and make phosphorus o Herbivores­ get phosphorus from eating plants o Carnivores­ from eating Herbivores o Decomposers­ return phosphorus back to soil o Leaching and runoff­ take phosphorus from soil and put it into water o Weathering and erosion­ phosphorus is taken from rock and put  into soil or water­ making a cycle  No atmospheric component Carbon cycle  Carbon cycle o Atmosphere o Autotrophs o Plants­ 1/7 of atmospheric carbon o Carbon reserves­ ways we can trap the carbon and keep it  incorporated in soil, etc.  Ex: fossil fuels o Carbon sources  Ex: volcano erupting  o Steady rise o Global warming Nitrogen cycle  Nitrogen cycle­ 78% o Limiting nutrient 1. Nitrogen fixation­ bacteria convert nitrogen gas to  ammonia/ammonium 2. Nitrification­ bacterica convert ammonia/ammonium to nitrate 3. Assimilation­ nitrate becomes assimilated in plants 4. Ammonification­ converting nitrate back to ammonia/ammonium 5. Denitrification­ bacteria taking ammonia/ammonium and converting  it back into nitrogen gas  Human alterations o Fertilizer runoff­ in water o Excess nitrates in drinking water  o Burning fossil fuels­ releases nitrogen in atmosphere that would not normally be there acid rain Water cycle  Water cycle  Evaporation and precipitation Chapter 60: Biodiversity and Conservation Biology Biodiversity:  Biodiversity can be examined at 3 levels o Genetic diversity­ amount of genetic variation that occurs within and between populations o Species diversity­ threatened species are likely to become  endangered, endangered species are in danger of extinction o Ecosystem diversity­ diversity of structure and function within an  ecosystem  Conservation biology protects biological diversity at all levels  Why conserve biodiversity? o Humans depend on plants, animals, and microorganisms for a wide range of food, medicine, and industrial products o Preserve essential services of ecosystems, such as clean air and  water o Ethical responsibility to protect what are our only known  companions in the universe  Economic values o Zea diploperenis, an ancient corn relative, is resistant to many corn  viruses and its genes are being used to develop resistant corn o 25% of prescription drugs in the US are derived from plants o Desert pupfishes are models for research on human kidney disease  World’s ecosystems worth more than $33 trillion a year How much diversity is needed?  How much diversity for proper function? o Diversity­stability hypothesis­ linking diversity and stability suggests a linear correlation between diversity and ecosystem function o Rivet hypothesis­ species are like rivets with each playing a small  critical role o Redundancy hypothesis­ most species are redundant, they take up  space but do not add to diversity, but keystone species are vital to  function  Tilman experiments seem to support this hypothesis  Plots sown with up to 24 species of native prairie plants  Results showed again that more diverse plots had increased productivity and used nutrients more efficiently than less  diverse ones  Frequency of invasive plant species and foliar fungal  diseases decreased with increased richness  Arthropods species richness increased with plant species  richness o Idiosyncratic hypothesis­ ecosystem  Causes of extinction and loss of biodiversity  Extinction is a natural process o Average life span of a species in the fossil record is around 4  million years  Background extinction is 1 species every 1,000 years  May be higher at 1 or 2 every 100 years  Biodiversity crisis­ in the past 100 years, 20 species of mammals and over 40 species of birds have gone extinct.  Growth of human population linked to number of extinctions Causes of extinction  Introduced species/ invasive species o Introduced species o Invasive species  Competition­ can eliminate local populations; not shown to  cause extinction  Predation­ rats, cats, and mongoose account for 43% of  recorded bird extinctions  Disease­ 50% of native Hawaiian birds extinct due to avian  malaria  Direct exploitation o Passenger Pigeon  Habitat destruction  Climate change o Phenology  Loss of genetic diversity o Inbreeding­ mating among relatives  More likely when population small  Survivorship of offspring can decline  Greater prairie chicken­ reduced to population with 5 or 6  males, resulted in steady reduction of hatching success,  brought in Kansas birds to increase diversity o Genetic drift  Random change in allele frequency attributable to chance  Allee effect­ some individuals fail to mate by chance, loss of  rare alleles  Small isolated populations more prone  Can be countered with immigration o Limited mating  Effective population size  Number of individuals Conservation strategies  Habitat conservation focuses on o Megadiversity countries­ greatest number of species  Just 17 countries are home to nearly 70% of all known  species  Brazil, Indonesia, and Columbia top the list  Do not necessarily contain the most unique species­ 208  mammal species are shared between Peru and Ecuador  (part of the 17) o Areas rich in endemic species  Endemics found only in a particular place  Hot spots have the widest variety of endemic species with at  least 1,500 species of vascular plants and lost 70% of  original habitat  34 hot spots occupy only 2.3% of Earth’s surface but contain 150,000 endemic plant species (50% of world total)  Tropical rain forests are rich in endemics and may receive  more attention/ funding at the expenses of other areas o Representative habitats  While the Pampas of South Africa does not compare well to  the richness or endemics of  Reserve design  Principles of island biogeography o Wildlife reserves and sanctuaries are islands o The larger area, the greater number of species would be protected o Edge effect o SLOSS debate (single large or several small)­ single large reserve  may be able to preserve a larger population or several smaller ones may contain a broader variety of habitats and a reduced risk to fire  or disease  Principles of landscape ecology o Examines the spatial arrangement of elements in communities and  ecosystems o Link small reserves with biotic corridors or movement corridors o Hedgerows in Europe function as corridors between forest  fragments o In China, corridors of habitat link small, adjacent population of giant pandas o Parks are often designed to minimize edge effects so circular parks are preferred over long, skinny parks  Economic considerations o Principles of island biogeography and landscape ecology useful o Economic considerations often enter in the choice of areas to  preserve o In Africa, several large parks contain sizeable populations Conservation­ single species approach  Indicator species­ species whose status confirms the overall health of an  ecosystem o Corals are good indicators of siltation o Proliferation of the dark variety of the peppered moth has been  shown to be a good indicator of air pollution o Polar bears are an indicator for global climate change  Umbrella species­ habitat requirements are so large that protecting them  also protects many other species in the same habitats o A Northern spotted owl pair needs 800 hectares of old­growth  forest for survival and reproduction o To protect Zea diploperennis, the land where it grows was bought  and a nature reserve established  Flagship species­ single large or instantly recognizable species o Attractive ad engender public support o American buffalo, giant panda, Florida panther  Keystone species­ species within a community that have a role out of  proportion with their abundance o Beaver can completely alter a community by building a dam and  flooding an entire river valley o Palm nuts and figs produce fruit during otherwise fruitless times  and are critical resources o Not a dominant species­ one that has a large effect in a community  because of its abundance o Gopher tortoises  Restoration ecology  Restoration ecology o Full or partial repair or replacement of biological habitats and/or  their populations that have been damaged o Can restore or rehabilitate a habitat o Can return species to the wild following captive breeding o Bioremediation­ use of living organisms to detoxify polluted habitats  Habitat restoration o 3 basic approaches  complete restoration­ attempt to put back exactly what was  there prior to disturbance  rehabilitations­ return habitat to something similar but less  than full restoration  ecosystem replacement= replaces orginal ecosystem with a  different one­ deciduous forest replaced after mining by  grassland  Bioremediation o Use of living organisms, usually microbes or plants, to detoxify  polluted habitats such as dump sites or oil spills o Some bacteria can detoxify contaminants o Certain plants can accumulate tocins in ther Chapter 56: Population Ecology Populations  Population o Definition o Example  Population Ecology o Study of populations and how they grow; promote and limit growth o Demography­ demographic data  Birth rate  Death rate  Age distributions  Size of populations Understanding populations  Density­ number of individuals in a given unit of area  Quantifying population density o Simple visual count­ small area, large organisms o Sampling methods­ count a small portion of total population and  figure out the whole population.  Mark­recapture method (like the wrist bands to wear on  campus by the ecology students) st  Total population size = number of individuals in 1  catch X  number of individuals in 2  catch / number of marked  individuals in 2  catch  Bias Dispersion patterns  Clumped­ most common; resources in the environment tend to be  clumped o Ex: water  plants  animals  Uniform­ second most common; individuals are evenly dispersed. Occur  when there is competition for resources.  o Animals spread themselves out so there is less competition.  o Ex: birds on a beach  Random­ very rare. Resources are common and abundant Reproductive strategies  Semelparity­ organisms reproduce once per lifetime o Ex: insects, salmon, some plants  Iteroparity­ organisms reproduce more than once in its lifetime  o Seasonal Iteroparity­ organisms reproduce every season, or every  year. Distinct breeding season.  Ex: Birds o Continuous Iteroparity­ organisms reproduce repeatedly, any time  of the year  Ex: chimps, humans Age classes  Semelparous organisms­ sets up a cohort, a group of same aged young. o Ex: kids in kindergarten and schools­ grade level = students about  the same age  Iteroparous organisms­ young of different ages.   Number of young in a population tells us what populations are growing  and shrinking o Many young = high population o Few young = smaller population  Do not want an imbalance of age classes  Survivorship Curves  Survivorship curve­ the plot of the number of surviving individuals at each  age class  3 patterns o Type I  Have a lot of young that tend to survive until old age; fewer  offspring provide a lot of parental care  Ex: humans o Type II  Uniform take of decline  Ex: Birds, reptiles o Type III  Have a lot of young and little to no parental care  Ex: fish (think Finding Nemo!) How populations grow 2 patterns: 1. Exponential growth­ abundant resources; J­shaped curve a. Rate of population growth (rapid) = (r) b. Reintroduce an organism to an area i. Elk/ conservation efforts c. Introduce an exotic species i. Rabbits in Australia. In 1859, two dozen rabbits   1875 millions of rabbits.  d. Human population growth 2. Logistic growth­ resources are limiting; S­shaped curve a. Carrying capacity (K) – the upper limit of a population size b. Ex: bacterial culture Factors that regulate population sizes  Density­ dependent factors = mortality factors that become more  prominent as population size grows o Parasitism, predation, and competition o High population size = high parasitism, predation, and competition  Density­ independent factor = factors that cause mortality but does not  have anything to do with the size of the population o Physical factors: weather, drought, floods, etc. Life history strategies  R­selected species (exponential) o High population growth, poor competitors o Ex: a weed  K­selected species (logistic) o Slower population growth, good competitors  o Population size tends to be at, or near, carrying capacity. Pretty  much at equilibrium  o Ex: an oak tree ** Table 56.2: Characteristics of r­ and K­Selected Species** Human population growth  Rate of growth o Overall­ 2006, 146 people born/ minute o Developed nations­ 2006, 2/min o Less developed nations­ 2006, 144/min  Exponential pattern Earth’s Carrying capacity  Lifestyle (resource use)  Total fertility rate o 2.1 (offspring produce per couple) needed for zero population  growth Ecological footprint Chapter 24: Population Genetics Definitions:  Population genetics­ the study of genes and genotypes in a population. o Allele frequencies o Want to see if allele frequencies change over time  Gene pool­ all genes (alleles) in a population.  Population­ a group of members of a species in an area that can  interbreed. o Some populations have large ranges and some are discrete Microevolution:  Definition: Change in gene pool of population, over time. 1. Introduce new genetic variation: mutation, horizontal gene transfer, etc. 2. Evolutionary mechanisms: natural selection, genetic drift, etc.  Selective survival of genotypes that confer reproductive success.  Natural selection acts on characteristics that give a survival advantage. o Ex: reproductive success Modern description of natural selection: 1. Random mutations alter protein function.  2. (If above is a beneficial) enhance an individual’s survival or reproductive  success. 3. More likely to survive and contribute their alleles to the gene pool 4. Significantly altering the characteristics of a population after many  generations. a. Changed gene pool b. Changed characteristics of a population i. Better adapted ii. More fit  Natural selection can only act on phenotype  Genotype  phenotype  If phenotype is not changed = no natural selection Natural Selection Patterns  Directional selection o Favors one extreme phenotype o Initiators  Mutations­ gives a higher fitness value = it will be favored.  That mutation should increase in population  Environmental change  Stabilizing selection o Favors intermediate phenotypes  Act against the extreme phenotypes  Ex: Bird clutch (the number of eggs laid by a bird in a  nest). Birds with too many or too few eggs. What’s  favored is the medium of eggs.  Disruptive selection (Diversifying selection) o Favors two or more phenotypes o Most likely to occur in diverse environments  Continuous­ nothing separating contaminated and  uncontaminated.  Isolated *    Metal­resistant: on contaminated site *    Metal­sensitive: uncontaminated site  Members can’t interbreed  Balancing selection o Maintains genetic diversity o Balanced polymorphism­ 2+ alleles are kept in balance in a  population o 2 common ways 1. Heterozygote favored­ heterozygote advantage a. Ex: Sickle Cell b. Ex: Malaria  Negative frequency­ dependent selection o Rare phenotypes are favored  Ex: red and yellow flowers not producing nectar, but having  pollen. Bees go back and forth, pollinating from one color  flower to the next, making one color rare. o “Mental search image”­ predator/prey examples. Looking for a  certain shape.  Sexual selection o Certain traits o Choose a mate and successful mating o Male vs Female  affects males more than females. (Males  compete over female, females generally do not) o Secondary sexual characteristics  Sexual dimorphism­ difference in appearance between  males and females. Animals too= peacocks and parrots o Intrasexual selection: members of same sex. (Large horns in some  sheep, large claws in some crabs)  Male vs male  Female vs female o Intersexual selection: members of opposite sex.  Females choosing males. (Tend to choose males with “good  genes”  showy characteristics)  Ex: peacocks. Females choose to mate with males  with large, pretty tail feathers; healthy.  Cryptic female choice: female is not consciously making a  choice on who to mate with; physiological response.  Prevent inbreeding  Happens a lot with ducks, reptiles, wind pollinated  plants o Why do males compete?  Chances to have more offspring o Why are females choosy?  To have a healthy offspring with good traits o Sexual reproduction can be directional, stabilizing, disruptive, or  balancing Other factors:  Change in allele frequencies in a population  Random genetic drift o Based on random events­ unrelated to fitness. “Bad luck”  Ex: Tornados, floods, etc. o Frequency reaches 0% or 100%  0% = allele has been eliminated from population.  100% = allele has been fixed in population. o Rate­ depends on population size  Bottleneck o Population reduction and rebound o Random o Results in less genetic variation o Example: Cheetah about 10­12 thousand years ago. Almost extinct, rebounded and most cheetahs has almost exact same genes.  Makes them less fit. o More likely to go extinct after a bottleneck.  Founder effect o New colony­ few individuals start a new colony in a new  environment  Less genetic variation o Example: Amish. In 1770­ 3 couples (6) came and started a new  colony. Dwarfism allele and the 6 people, who came to this colony,  increase in dwarfism­7%   Gene flow o Movement of alleles into and out of a population o Different from drift = enhance of genetic diversity o Prevents speciation­ new species  Nonrandom mating­individuals are choosing a mate based on  similarities/dissimilarities o Assortative mating­ mate with individuals with similar phenotype o Disassortative mating­ mate with individuals with dissimilar  phenotypes o Inbreeding­ mate with related individuals  Increase in recessive alleles  homozygotes. The population as a whole will be less fit.  Inbreeding depression­ a downward spiral of inbreeding and  less fitness. Small population leads to more inbreeding   decrease fitness (continues in a circle until ultimately leading to extinction.)  Ex: Florida panther­ low sperm quality. Introduce  panthers from Texas to breed and hopefully bring  Florida panther out of the cycle. Chapter 25: Origin of Species and Macroevolution  Speciation­ the process that leads to new species o Macroevolution­ new species, or new groups of species o Species o Time frame­ very similar, very dissimilar. Some differences =  subspecies Indentifying characteristics:  Morphological traits­ what an organism looks like; physical traits o Physical characteristics o Drawbacks  Ability to interbreed o Reproductive isolation  Prevents successful interbreeding  Drawbacks­ some have ability to interbreed and others don’t; asexual and extinct species  Used mostly for closely related, modern, sexually  reproducing organisms  Molecular features­genes and chromosomes o Compare genomes  To identify similarities and differences among different  populations.  ­ Gene sequence, chromosome characteristics, etc o Difficult  What is the cut off? o Humans and Chimps are 96% similar  Ecological factors o Based on ecological niche­ the role an organism plays in its  community  Habitat + life history o Mainly used in bacteria and viruses o Drawbacks  Species Concepts­ a way to define what a species is  Biological species concept­ interbreed and produce viable, fertile  offspring (applies to more organisms)  Evolutionary lineage concept­ species are defined by their  evolutionary lineage  Ecological species concept­ A group of organisms that have the  same niche must be the same species  Reproductive isolating mechanisms­ reduce or eliminate gene flow  Prezygotic barriers­ prevent fertilization of egg/ prevent formation of zygote  Pstzygotic barriers­ prevent viable, fertile offspring from forming  (Figure 25.2 on page 511)  Prezygotic barriers  Habitat isolation­ no contact with each other at all  Temporal isolation­ two groups of organisms don’t breed at the  same time. Not active at the same time (day/night, spring/fall)  Behavioral isolation­ prevents mating because other individuals  aren’t doing the right thing.  Ex: bird songs and dances  Mechanical isolation­ Might try to reproduce, but reproductive  organs are incompatible.  Ex: poodle and mastiff  Gametic isolation­ Try to reproduce, but the egg and sperm are  incompatible  Postzygotic barriers  Less common  Hybrid inviability­ the egg gets fertilized, but it can’t pass a certain  stage  Hybrid sterility­ successfully form an egg, you get offspring, but they are sterile = interspecies hybrid  Ex: A donkey and a horse = mule  Hybrid breakdown­ you get a viable, fertile offspring but eventually  get less fit and are unable to reproduce  Patterns of speciation  Speciation­ formation of a new species  Underlying cause­ accumulation of genetic differences  Cladogenesis­ the division of 1 species into 2 species 1. Allopatric speciation­ the most common method; occurs  when species become geographically isolated. (Prevent  gene flow) 2. Sympatric speciation­ less common; organisms are in the  same range, but there is no interbreeding  Anogenesis­ the opposite of Cladogenesis  Allopatric speciation  Individuals of a species become geographically separated  Natural selection­ causing different adaptations to the two  groups making 2 species ­ Ex: Portfish  Adaptive radiation­ Occurs when you have a single species  evolving into many species. (When a new niche opens to  environment) ­ Ex: Birds on an island adaptively range out to fill the  niches  Hybrid zones  Sympatric speciation  An organism diverges into two or more different species ­ Same range ­ No physical barriers to interbreeding  Polyploidy­ plants ­ Adaptation to local environments­ the species have  two groups that slightly change behavior to adapt to  environment ­ Sexual selection  Pace of speciation  Gradualism­ each new species evolving slowly over a rate of time  Punctuated equilibrium  Both views have merit 10-16-12 Bio I Cell Cycle  Chromosomes­genetic material/ DNA + proteins o Chromatin­ DNA + proteins (loosely coiled)  Genes o Located on chromosomes  Eukaryotic chromosomes o Linear form  Chromosome sets o Chromosomes occur in sets  o Humans­23 sets, 46 total  Sets 1­22 = somatic chromosomes  Set 23 = sex chromosome (x, y) o Diploid, 2n­ cell/organism contains 2 full sets of chromosomes  Somatic cells = body cells  Homologues = chromosomes 1 (female), 1 (male) o Haploid, 1n – organisms with 1 set of chromosomes  Gametes = egg and sperm  Mitotic Cell Division o Mother cell  divide in two o Daughter cells o Mitosis ( nuclear division; dividing nucleus) and cytokinesis ( cell  division; divide cytoplasm and organelles)  Mitosis and cytokinesis­ picture in book! o 24 hours life cycle for cell  cell goes through phases o about 11 hours/longest phase­ *interphase (I phase)­ 3 smaller  phases o [g= gap], [s=synthesis]  g1­normal activities, synthesizing  s­ replicate DNA  g2­ producing proteins for cell division o Mitosis = m phase  Prophase  Prometaphase  Metaphase  Anaphase  Telophase  (separate from that = cytokinesis)  Preparation for cell division o DNA replication o Sister Chromatids  Centromere­ protein that holds 2 sister chromatids together  Kinetochore  Mitotic Spindle apparatus­ sort chromosomes during mitosis. o Mitosis o Mitotic spindle apparatus­ proteins o Centrosomes­ (2 centrosomes; one at each end of cell) o Spindle microtubules­ (originate from chromosomes?)  Astral­anchor spindle apparatus to cell  Polar­ push off one another to elongate the cell (XX)  Kinetochore­ attach to kinetochore proteins on the sister  chromatids  Interphase o DNA has replicated o Chromatin o Centrosomes  Prophase (1  phase of mitosis) o Sister chromatids­ condensed (X) o Nuclear membrane­break down  o Chromatids­ condensed chromosomes  Ex: 6 chromosomes, 3 homologous pairs, 12 sister  chromatids  Prometaphase o Nuclear membrane = completely dissolved o Centrosomes = moved to the poles  o Spindle fibers = attached (fully formed) o Kinetochore  Kinetochore microtubules= attached to kinetochore proteins  on sister chromatids  Metaphase o Pairs of sister chromatids­ align  Metaphase plate­ invisible line o *aligned in a single row along the metaphase plate.*  Anaphase o Sister chromatids broken apart o Individual chromosomes  Kinetochore microtubules­ shortening to poles  Pole  Polar microtubules­ pushing against one another;  lengthening the cell.  Telophase o Chromosomes­reached the poles o Nuclear membranes­reform  Cytokinesis o Daughter cells (2 of them)  Animals­ cleavage furrow  Ex: jawstring going around cell until there are 2 fully  formed cells.  Ex: water balloon with string tightening  two  individual cells  Plants­ cell plate  Form new cell wall to separate mother cell into 2  daughter cells.  Meiosis o Sexual reproduction  1n sperm + 1n egg = 2n zygote  o Meiosis (need picture­ in book) Chapter 1: An Introduction to Biology  Biology­ the study of life (Bio=life; logy=study of)  Properties of Life o 7­8 properties o Important one: unity and diversity of life *Unity­ all living organisms share a common characteristics; common ancestor. *Diversity­ we are different from one another although we share common  ancestors. (Evolution= developed differences.) Ex: grandparents and looking “just­like” them, but sharing common things­ personality. (Family tree)  Seven Characteristics of Life 1. Cells and Organization­ cells serve to separate living organisms from  environment. (Cell=smallest/simplest unit of life.) 2. Energy use and metabolism­ we all get energy from environment. We use  energy to maintain cellular respiration.  a. (Energy=organization) b. (Metabolism=photosynthesis­building of sugars; building/breaking  of molecules.) 3. Response to Environmental Changes/ Adaptations a. Responding (body) to environmental changes i. Ex: hot­sweat         ii. Ex: cold­shiver       b. Adaptations­ long­term responses to change. 4. Regulation and Homeostasis­ we all regulate cells in the body. a. Homeostasis­ relatively stable internal conditions. b. Normal for humans: i. 98.6=temperature ii. 60­80=heartbeat iii. 2 pH= stomach 5. Growth and Development a. Growth­the increase number or size of cells. b. Development­development (embriotic and fetal development) of  growth. [Acquiring development] 6. Reproduction a. Cells and organisms must reproduce. 7. Biological Evolution a. All living organisms evolve. b. Populations (whole species) change over time.  Levels of Organization o Atoms­ smallest units of elements. Combine to form molecules and  macromolecules. o Macromolecules­ really big molecule combine to form cells. o Cells­ combine to form tissues. o Tissues­ the association of cells with different functions. They join  and work with organs. (Only for multicellular organisms) o Organs­ composed of 2 or more tissue types. (Only for  multicellular organisms) o Organism­ has all characteristics of life. o Population­ group of individuals that’s the same species. o Community­ made up of 2 or more populations. o Ecosystem­ all the species and the physical environment. o Biosphere­ every place on Earth where life exists.   Classification o Taxonomy­ a formal classification of living organisms based on a  common ancestry. o 3 domains (domain=biggest groups) 1. Bacteria­common in different environments; Single­ celled Prokaryotes 2. Archaea­ rare, live in extreme environments; Single­ celled Prokaryotes. a. Prokaryote= cells that lack a membrane bound  organelle. 3. Eucarya­ Single or multi celled; eukaryote a. Eukaryote= cells that have membrane bound  organelles. i. 4 Kingdoms in Eucarya: 1. Protista 2. Plantea 3. Animalia 4. Fungi  Biggest­Smallest Groupings o Groups get more narrow going down o Ex: Panther  Domain­ Eukarya  Kingdom­ Animalia  Phylum­ Chordata  Class­ Mamalia  Order­ Carnivora  Family­ Felidae  Genus­ Panthera  Species­ Onca o Chordata= all animals with a backbone. o Felidae= all cats.  Binomial Nominclature o “2 names” o Scientific name is not complete without having genus and species.  Ex: Panthera onca o Name= italicized, written­out, and underlined. o Genus name= capitalized, species name is lower­case.   Hypothesis or Theory? o Hypothesis  A proposed explanation for some natural phenomenon.  Look around the world at living things and make a  hypothesis.  Must make an experimentally testable prediction.  Form an experiment and see if it’s true.  Write hypothesis as a fact; already know. o Ex: Maple leaves drop leaves in the fall  because of shortened sunlight. o Theory  A broad explanation for lots of different natural phenomenon; supported by large body of evidence.  Hundreds of thousands of experiments made and not  one disproves your theory.  Theory= “hypothesis on steroids.” o Ex: Theory of natural selection, DNA (genetic  material) o They have to make many correct predictions.  If disproven, revised or rejected. o You can disprove it, but you can never prove it. (Always keeping an open mind that we could  be wrong.) o Hypothesis Testing  Scientific Method  Steps: 1. Observation o Leaves changing on campus. o Ex: Because colder and sunlight is shorter. 2. Hypothesis o The shorter amount of daylight causes the  leaves to fall. 3. Experimentation o Get maple trees, plant in green houses. o Control group­ the amount of lights are the  same for 200 days. o Experiment group­ slowly shorten light  throughout the 200 days. o Key= only test 1 variable at a time; different  between control and experiment group. 4. The Data o Chart 5. The Conclusion o Accept or reject the hypothesis. o Ex: The hypothesis is accepted. Chapter 2: The Chemical Basis of Life 1: Atoms, Molecules, and  Water  Biology­ based on the principles of chemistry and physics.  Chemistry and Physics o Chemistry­ based on physics o Physics­ based on math  All living organisms are a collection of atoms and molecules  Atoms­ smallest functional units of elements o Cannot be further broken down by normal chemical or physical  means. o Each atom is a particular, chemical element. o Subatomic particles  Atoms made up of 3 subatomic particles  Protons­ positive charge; make up nucleus of an atom  Neutrons­ no charge; make up nucleus of an atom  Electrons­ negative charge; not in nucleus, but circle  around it. (e­) o Protons and Neutrons are similar in size and  mass, but are 1,800 times bigger than an  electron.  Normal balanced atom= no net charge  Electrons occupy orbitals o Orbitals­ where the electrons move around the nucleus.  Orbitals o Two main orbitals  S  P o Each orbital can hold a maximum of 2 electrons o The more electrons an atom has, the more orbitals it will have. o Orbitals are contained in energy shells.  Shells= energy shells  Nitrogen example o Nitrogen= 7 electrons  1  shell= 1S  2  shell= 2S orbital; 2P orbital  Outer: 2  shell is not full o Valence electrons [3 e­ in P orbital= will interact with other atom’s  electrons.] o When atom doesn’t have a full shell= more likely to chemically  interact with other atoms.  Atomic Number o The number of protons in an atom. o No net charge (zero)  Atomic Mass o The number of protons and neutrons in the nucleus. (Almost equal  in mass)  Electrons= ~1,800 times smaller  An atom’s mass relative to the mass of Carbon. o Is it bigger/ smaller than Carbon? o Carbon= 6P, 6e­; atomic mass= 12 o Hydrogen= atomic mass of 1; 1/12 the size or atomic mass of  Carbon. o Magnesium= atomic mass of 24; 2 times the mass of Carbon.  Isotopes o Natural, occur in nature.  o Forms in an atom that differs in the number of neutrons. o Number of protons in the atom are the same.  Ex: Carbon 12 contains­ 6 p + 6 n  Ex: Carbon 14 contains­ 6 p + 8 n  Radioisotopes o Isotopes that have an unstable nucleus; lose energy in one of two  way: 1. Emit subatomic particles 2. Emit radiation    Ions o An atom that has lost or gained an electron. (Charged particles) o Net elect


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

75 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."

Jennifer McGill UCSF Med School

"Selling my MCAT study guides and notes has been a great source of side revenue while I'm in school. Some months I'm making over $500! Plus, it makes me happy knowing that I'm helping future med students with their MCAT."

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.