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

Unit 3 Study Guide

by: David Edwards

Unit 3 Study Guide BIO 204

Marketplace > MiraCosta College > Biology > BIO 204 > Unit 3 Study Guide
David Edwards
MiraCosta College
GPA 3.75

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

Study Guide for Final
Metabolic Biochemistry
S. Bailey
Study Guide
50 ?




Popular in Metabolic Biochemistry

Popular in Biology

This 21 page Study Guide was uploaded by David Edwards on Wednesday May 18, 2016. The Study Guide belongs to BIO 204 at MiraCosta College taught by S. Bailey in Spring 2016. Since its upload, it has received 15 views. For similar materials see Metabolic Biochemistry in Biology at MiraCosta College.

Similar to BIO 204 at MiraCosta College


Reviews for Unit 3 Study Guide


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: 05/18/16
Autocrine membrane of a neuron Gated Ion Channel  Autocrine signaling is a   A gated channel for a  form of cell signaling in  specific ion which a cell secretes a  Insulin  The opening or closing may hormone or chemical   A hormone secreted by  alter a cells membrane  messenger that binds to  pancreatic beta cells that  potential. autocrine receptors on that  lowers blood glucose  Steroid Hormone Receptor same cell, leading to  levels.  Intracellular receptor  changes in the cell.  Promotes the uptake of  protein found in the  Paracrine glucose by most body cells cytoplasm of target cells.  Numerous cells can  and synthesis and storage   Hormones are hydrophobic simultaneously receive and of glycogen in the liver and and can pass through  respond to the molecules of also stimulates protein and target cell membranes and  growth factor produced by  fat synthesis bind to a receptor in the  a single cell in its vicinity Glucagon cytoplasm or nucleus  Endocrine  A hormone secreted by  turning on/off genes  Specialized cells release  pancreatic alpha cells that  Second Messenger hormone molecules which  raises blood glucose levels.  A small nonprotein, water­ travel via the circulatory   Promotes glycogen  soluble molecule or ion ,  system to other parts of the breakdown and release of  such as calcium ions  body where they reach  glucose by the liver (Ca2+) or cyclic AMP, that  target cells that can  G­protein Coupled Receptor relays a signal to a cell’s  recognized and respond to   A signal receptor protein in  interior in response to a  the hormones. the plasma membrane that  signaling molecule bound  Synapse Neurotransmitter responds to the binding of  by a signal receptor   Local signaling occurring in a signaling molecule by  protein. the nervous system of  activating a G protein. G protein animals where an electrical Receptor Tyrosine Kinase  A GTP­binding protein that  signal along a nerve cell   A receptor protein spanning relays signals from a  triggers the secretion of  plasma membrane signal  the plasma membrane, the  neurotransmitter  cytoplasmic part of which  receptor, known as a G  molecules.  can catalyze the transfer of  Protein­coupled receptor,   The neurotransmitters act  a phosphate group from  to other signal transduction  as chemical signals  ATP to a tyrosine on  proteins inside the cell  diffusing across the  another protein Adenylyl Cyclase synapse—the narrow   Often respond to the   An enzyme that converts  space between the nerve  binding of a signaling  ATP to cyclic AMP in  cell and its target cell— response to an extracellular molecule by dimerizing and triggering a response in the then phosphorylating a  signal target cell. tyrosine on the cytoplasmic Cyclic AMP Action Potential portion of the other   cAMP is a ring­shaped   An electrical signal that  receptor in the dimer molecule made from ATP  propagates along the  that is a common  has moved along the  signaled by other cells  intracellular signaling  membrane after activate by  sending messengers to bind molecule (2  messenger)  a glucagon receptor binds  to death receptors on that  in eukaryotic cells.   with a glucagon molecule cell telling it to kill itself.  Regulator of some bacterial Phosphotidyl Inositol­ Caspase operons. Bisphosphate (PIP2)  Proteases that mediate  apoptosis by degradation of   A plasma membrane  phospholipid that is cleaved  cytoskeletal fibers and  off by PLC to become DAG  nuclear lamina proteins Dictyostelium (secondary messenger) and Schmooing IP3    A cellular slime mold   The elongation of yeast  commonly found on forest  cells once mating between  floors Inositol Triphosphate (IP3) an a and an  yeast   Model organism for   A secondary messenger  molecule begin. studying evolution of  that comes from a   Derived from a ‘40s cartoon  multicellularity phospholipid cleaved off by  character that looks like   Fruiting body stage where  PLC that diffuses through  elongating yeast. cells that form the stalk die  the cytosol and binds to a  Yeast Mating Factors as they dry out, while the  gated ion channel on the   a and  yeast molecules  spore cells at the top  smooth ER to allow Ca2+ to send amorous signals to  survive and have the  flow out.  each other in the form of  potential to reproduce  Epinephrine/Adrenaline small peptides that bind to  Phosphodiesterase  Fight/flight hormones  receptors to attract one to   An enzyme that converts  released from the adrenal  the other to being mating cAMP to AMP medulla Fus3 Glucose Transporter   Voluntary muscle   A kinase in the signaling  (GLUT4) contractions when secreted  cascade that is activated by  Vesicles that move to the  by neurons as a  a GPCr for mating factors  plasma membrane to take  neurotransmitter of yeast  G Protein coupled receptor  Formin in glucose and bring into the cell after a kinase cascade  binder that signals the   A target of phosphorylation  activated by an RTK release of glycogen  of Fus3 which is a protein  Glycogen Phosphorylase phosphorylase to release  that directs microfilament  glucose for energy  Enzyme that  construction phosphorylates a glycogen  Adrenergic Receptor Receptor Mediated­ molecule to cleave off a   A GPCr that is the binding  Endocytosis glucose molecule to be  site for   To terminate a signal,  epinephrine/adrenaline  used for energy certain cell receptors move  Phospholipase C (PLC) hormone molecules.  out of the plasma   Plasma­bound enzyme that  Apoptosis membrane and into the  allosterically activates the G  Programmed cell death in  cytoplasm of the cell to  Protein­DTP complex that  an organized way usually  prevent binding of more  signals mitosis. Quiescent Clathrin  Cellular metabolic activity is  Cell is at a dormant state  high, chromosomes and   a basketlike network of  Mitotic Phase protein molecules that forms organelles are duplicated,   The shortest part of the  on the cell membrane in  and cell size will increase cell cycle where the cell is  response to the attachment  G1 undergoing division,  of ligands to receptors and  st  1  gap phase, or growth  divided into 7 different  becomes the inside surface  phase, of the phase before  steps. of the coated vesicle during  DNA synthesis begins. Mitosis endocytosis.  Protein synthesis, glycolysis  Asexual reproduction of  Binary Fission and specialized functions  cells to produce genetically  Simple division for simple  start to occur and develop.  identical daughter cells organisms such as  S­phase  Keeps track and  prokaryotes  Synthesis phase where  segregates multiple linear   Circular DNA in nucleoid is  DNA replication occurs chromosomes replicated and an   Diploid forms with   For single­celled  invagination splits the cell  chromatids form and are  Eukaryotes (ie Yeast) this  exactly in half through  is propagation held together by cohesins membrane and cytoplasm o Diploid is a cell with 2  For multi­celled  Asexual Reproduction sets of genetic  Eukaryotes this is growth,   The generation of offspring  information repair, and replacement. from a single parent that   2(n)=4 in a  occurs without the fusion of  diploid cell with Prophase/Prometaphase gametes. 2 chromosomes  Centrosomes form where   Offspring are genetically  o Chromatids are  microtubules will grow out  identical to the parent from  identical copies of  from. budding, division of single  chromosomes from   DNA condensation and  cell, or division of the entire  DNA replication organization into tightly  organism into two or more  o Cohesins are ring  paired sister chromatids parts  proteins that hold   Reorganizing of  Sexual Reproduction chromatids together microtubules into a spindle   Type of reproduction in  G2 structure which two parents give rise   2  Gap phase where cell   Centromere region on sister to offspring that have  growth occurs, organelles  chromatids are designated  unique combinations of  duplicate, and DNA is  still held together by  genes inherited from both  repair at any points of  cohesins where kinetochore parents via the gametes  damage before entering  is assembled for  Interphase mitosis microtubules to interact with  G1, S­phase, and G2 phase G0 Metaphase when cell prepares for   The phase the cell enters   Chromosomes align at cell  division by growing in size,  after G1 if it repeats and  equator awaiting motor  copying chromosomes, and  does not enter interphase proteins to pull microtubules grows more to prepare for  to separate sister  found in the G1, G2, and   Kinases that drive the cell  chromatids. Mitosis phases  cycle must be attached to  Anaphase Growth Factor cyclin to be active.  Sister chromatids are   A local regulator that acts  Cyclin Dependent Kinase separated by “walking”  on nearby cells to stimulate   Kinase that is dependent on motor proteins along  cell proliferation and  cyclin to be activated.  microtubules which are  differentiation.  Activity of a Cdk rises and  connected to kinetochores. Density­Dependent falls with changes in the  Telophase (Contact)­Inhibition concentration of its cyclin   Reversal of   An external physical factor  partner prophase/prometaphase. on cell division that tells  Mitosis Promoting Factor  Two daughter nuclei form  crowded cells to stop   Cyclin­Cdk complex that  with nuclear envelopes dividing  triggers the cell’s passage   Chromosomes are less  Anchorage Dependence into the mitotic phase past  condensed and spindle   A characteristic of animal  the G2 checkpoint fibers are removed. cells where in order for   When cyclins that  Cytokinesis them to divide, they must be accumulate during G2   Division of cytoplasm to  attached to a substratum  associate with Cdk  create 2 identical daughter  such as extracellular matrix  molecules, the resulting  cells ready to enter G1 of a tissue MPF complex  Kinetochore  Anchorage is signaled to  phosphorylates a variety of  the cell cycle control system proteins, initiating mitosis.   Protein structure at the  sister chromatids  via pathways involving  Cdc25 centromere region where  plasma membrane proteins  Phosphatase enzyme that  spindle microtubules  and elements of the  removes a phosphate group  connect. cytoskeleton linked to them. from a cyclin­cdk complex in  Centrosomes/Microtubule­ order to activate it and send  Organizing Center Tumor the cell into prophase from   The structures made of   A mass of abnormal cells  G2. within otherwise normal  Inhibited until DNA is done  centriole pairs where  microtubules stem from to  tissue. replicating form spindle fibers  Cells grew from one cancer  Wee1 Centromeres cell that was not eliminated  Kinase enzyme that  by the immune system.  Region on sister chromatids phosphorylates a cyclin­cdk  where kinetochores form to  Metastasis complex while DNA repair  allow microtubules to   The spread of cancer cells  and cell growth are still going attach.  to locations distant from the  on. Cell Cycle Checkpoint original site. Also acts as regulator to   Control point in the cycle  Cyclin keep cyclin­cdk inactive after where and stop and go­  Protein that gets it s name  cdc25 removes a phosphate  ahead signals can regulate  from its cyclically fluctuation if cell is “not ready” to enter  prophase the cycle.  Checkpoints are  concentration in the cell. Condensin eukaryotic cell division. condition. Enzymes that play a role in  The primary function of  Karyotype chromatin is to compress the condensing DNA strands   the number and appearance into more organized  DNA into a compact unit that of chromosomes in the  chromatids will be less voluminous and  nucleus of a eukaryotic cell.  Microtubule Associated  can fit within the nucleus. Gamete/Germ Cell Chromatid Proteins a cell that fuses with  Any proteins associated with  Identical copies of  another cell during  microtubules including  chromosomes from DNA  fertilization in organisms  myosin motor proteins and  replication that sexually reproduce. tubulin subunits that connect Chromosome Somatic Cell to create microtubule  a packaged and organized   any cell of the body except  stability. structure containing most of  sperm and egg cells.  Cohesin the DNA of a living   Somatic cells are diploid,   Ring protein that holds  organism. It is not usually  meaning that they contain  sister chromatids together. found on its own, but rather  two sets of chromosomes,  Anaphase Promoting­  is structured by being  one inherited from each  Complex wrapped around protein  parent. A complex activated  complexes called  Homolog allosterically by the tension  nucleosomes, which consist  Chromosomes of the same  sensing protein CDC­20 in  of proteins called histones. type; one inherited from  Meiosis each parent  the kinetochore at the  spindle assembly  A reductive division of germ  Allele checkpoint. cells (sperm and eggs) in  Alternate versions of the  Ubiquitin ligase is the  sexually reproducing  same gene that arise from  organisms including  enzyme activated that binds  mutations. to either securins or cyclin multi/single­celled  Gene If Ub binds to securins,  eukaryotes a locus of DNA that  cohesins are cleaved so  Diploid encodes a functional RNA  A cell with 2 sets of  sister chromatids can be  or protein product, and is  separated leading to  chromosomes the molecular unit of  anaphase Haploid heredity. If Ub binds to cyclin the  the term used when a cell  Chiasma has half the usual number of  cyclin­Cdk complex is   the point where  inactivated and this leads to  chromosomes.  two homologous non­sister  telophase.   A normal eukaryote  chromatids exchange  Chromatin organism is composed of  genetic material  diploid cells, one set of  Chromatin is a mass of  during chromosomal  genetic material composed  chromosomes from each  crossover in meiosis of DNA and proteins that  parent. However, after   but because their genetic  condenses to form  meiosis, the number of  material is identical, it does  chromosomes in gametes is  chromosomes during  not cause any noticeable  halved. That is the haploid  change in the resulting  tetrads switch bits of DNA at because one parent passes  daughter cells  different breakpoints  the allele which may be  Synapsis causing deletion and  masked by the dominant  The connection of homolog  duplication which may lead  allele pairs that form a tetrad  to increased diversity and  Gain of Function Mutation during the prophase of  number of genes in   A type of mutation in which  Meiosis 1.   duplication the altered gene product  Tetrad True­breeding possesses a new  The structure of 4 homologs  An organism that will always molecular function or a new  that form during the  pass down certain  pattern of gene expression. phenotype expressions to  Loss of Function Mutation synapsis of prophase in  Meiosis 1. its offspring   also called inactivating  Recombination Homozygous mutations, result in the gene When sister chromatids   A genotype expressed as  product having less or no  switch for new combo of  two of the same genes, one  function (being partially or  alleles during prophase of  from each parent—either  wholly inactivated). Meiosis 1. both dominant or both  Codominant Independent Assortment recessive  a cross between organisms  Heterozygous The alignment of tetrads  with two different  independent of one another   A genotype expressed as  phenotypes produces  during metaphase of  two different genes, one  offspring with  Meiosis 1 allowing for  from each parent—one  a third phenotype in which  different combinations of  dominant and one  both of the parental traits  alleles.    recessive. appear together. Non­disjunction Test Cross Incomplete Dominance When a homolog does not  Dominant  a cross between organisms  separate from a tetrad   The gene that is expressed  with two different  during anaphase in Meiosis  regardless of the other  phenotypes produces  1 and the whole tetrad  allele—ie Aa or AA where A offspring with  moves to one side when the is the dominant allele a third phenotype that is  microtubules pull the   In trait inheritance, there are a blending of the parental  homologs to opposite sides  no silent carriers are  traits.  via motor proteins. possible because both  Pleiotropy Trisomy parents have at least 1   When one gene affects the   A condition of a zygote due  allele outcome of more than one  to non­disjunction of a  Recessive phenotype gamete after fertilization   The gene that is not  Epistasis causing an extra chromatid  expressed unless it is   A gene that is expressed  in the zygote.  Leads to  paired with another  that can block the  apoptosis. recessive allele (one from  expression of other  Nonreciprocal Crossover each parent. phenotypes  During recombination   In trait inheritance, there  Polygenic can be silent carriers   When multiple genes affect   XY=male expressed. the outcome of one  Maternal Inheritance X­Inactivation phenotype expression  Inheritance of a phenotype   In women, one X  Autosome that is linked to the X  chromosome is condensed   Any chromosome that is not chromosome passed down  and most genes on it are  associated with the sex  from mother to offspring. inactivated to compensate  for gene dosage (2 Xs).   chromosomes (X  Imprinting chromosome)  certain genes are  This way the number of  Sex Chromosome Linkage expressed in a parent­of­ genes is equal in XX and   A gene associated with the  origin­specific manner. If the XY Reciprocal Cross last of the 23 chromosomes  allele inherited from the  that expresses the sex in an father is imprinted, it is   During Meiosis  Prophase I,  organism.   thereby silenced, and only  tetrads switch some bits of   XX=female the allele from the mother is DNA at specific break points   1.Why is cellular communication critical for both unicellular and multicellular life forms?  Provide a specific example that illustrates the importance to both.  Cellular communication is critical for both unicellular and multicellular organisms because it is  the way organisms react to stimuli.  For unicellular organisms such as yeasts, it is essential  that yeast mating factors are used to communicate with a and  sexes so the organisms can  come together and procreate.  For multicellular organisms, reacting in a fight/flight way is key  to survival.  When a muscle needs to move or glucose must be released from glycogen  storage to use for energy to provide cells with ATP, it is cell­to­cell communication that uses  neurons and GPC receptors respectively to trigger the responses.   2.In general, what crucial function in the cellular communication process is associated  with receptors? What are the four main types of receptors we discussed and how do  they differ in carrying out this crucial function?  Cell to cell signaling is the crucial function in the cellular communication to trigger hormone  secretions, ion gradient generation, and/or neurotransmitter release.  Intracellular receptors are used for non­polar ligands (ie hormones or non­polar gases)  because the receptor is inside the cell cytoplasm with a chaperone bound to it.  The hormone  enters the cell and the chaperone unbinds and the receptor­hormone complex is now able to  enter the nucleus and bind to DNA.  This changes the protein profile and a new transcription  is directed (hormones are transcription factors).  Membrane­embedded receptors such as gated ion channels receive a signal via a ligand  that binds to the receptor to trigger a response such as a channel that opens and closes to  allow a glow of ions (ie Ach receptor).  In this example vesicles with Ach leave the nerve cell  and bind to a receptor as neurotransmitters.  This allows Na+ to enter the cell causing a  change in the charge which opens a gated Ca+ channel at the smooth ER.  The Ca+ flows  out and signals muscle contraction by myosin binding to actin microfilaments.  G Protein Coupled Receptors (GPCr)use G proteins which are enzymes that bind to and  hydrolyze GTPGDP and P.  GPCi is a transmembrane protein that passes through the  membrane seven times.  It is bound to a G protein inside the cell along the cell membrane  and when a ligand binds, the GDP that is bound to the G protein cleaves off and a GTP  attaches.  The G proteins and GTP move along the cell membrane to an enzyme that is  activated allosterically.  The enzyme then catalyzes a product that acts as a 2  messenger  that diffuses through cytoplasm to activate other enzymes and a phosphorylation chain to  trigger a cell response such as glycogen phosphorylase to release glucose from glycogen  stores.  Receptor Tyrosine Kinases (RTKs) are membrane embedded receptors that have a  tyrosine kinase enzyme that extends into the cytoplasm of the cell.  This part of the protein  functions as an enzyme that catalyzes the transfer of a phosphate group from ATP to the  amino acid tyrosine on a substrate protein.  One RTK may activate ten or more transduction  pathways and cellular responses.  More than one pathway can be activated at once, helping  the cell regulate and coordinate many aspects of cell growth and cell reproduction.  Ligands  bind to the receptors causing dimerization of two receptors and cross phosphorylation occurs  activating a kinase cascade leading to the cellular response.      3.What class of signaling molecules bind to intracellular receptors? What chemical  property do they share that makes this possible? What is the “typical” cellular  response induced by these signaling ligands?  Hormones are the signaling molecules that bind to intracellular receptors.  Because they are  non­polar they can pass through the plasma membrane and diffuse through the cytoplasm  and then again pass through the nuclear envelope to the receptors.    The steroid hormone binds to a receptor protein either in the cytoplasm or nucleus after  passing from the gland it is secreted from through the blood stream to a target.  The hormone binds to specific genes in the nucleus and acts as a transcription factor, stimulating the  transcription of the gene into mRNA.  The mRNA is translated into a specific protein.    4.What is a second messenger? In general, what crucial function in the cellular  communication process is associated with second messengers?  Second messengers are small non­protein, water­soluble molecules or ions.  The first  messenger is usually the ligand that binds to the first receptor.  The secondary messenger  usually diffuses through the cytoplasm quickly to the next receptor that may be a kinase  cascade to trigger a cellular response.  Secondary messengers participate in pathways that  are initiated by both G protein­coupled receptors and RTKs and the most widely used are  cAMP and calcium ions.  5.What are heterotrimeric G proteins? Why are they referred to as heterotrimeric? Why  are they called G proteins?  Heterotrimeric G proteins are enzymes that bind to and hydrolyze GTP—GDP +P.  They arei bound to GPCr at the plasma membrane in the cytoplasm.  They are referred to as heterotrimeric because they are three different proteins structures all  bound together to create one large enzyme.  They are referred to as G proteins because they hydrolyze GTP after they release a bound  GDP molecule and move along the plasma membrane to an enzyme. 6.How is activation of a G protein accomplished? How does the transition from inactive  to active and then back to inactive state occur?  A G protein is activated when a ligand binds to the GPCr at the plasma membrane.  This  causes a bound GDP molecule to be cleaved off and a GTP molecule binds causing it to  move along the cell membrane to an enzyme which it activates allosterically.  The enzyme  then catalyzes a product and a Pi is cleaved off leaving a GDP bound the the G protein which returns to its bound GPCr to wait for another ligand to trigger it.  7.How is it correct to refer to G protein activation as “self­deactivating”? Why is it  important that they operate this way? What would be the consequence if they didn’t?  G proteins are self­deactivating in that they hydrolyze the GTP to GDP and Pi that bound to it  to activate it in the first place.  The GPCr also goes under endocytosis to move into the cell  and out of its membrane­bound position. This is important because it prevents further ligands  to bind to the receptor and, therefore, further activation of the G­protein that would, in turn,  keep activating the kinase cascade to initiate a cell response.  If this didn’t happen the  consequence would be continued activation, which, for a response such as the  adrenaline/epinephrine, could cause a drain on the glycogen storage in the body.    8.How does ligand binding lead to activation of receptor tyrosine kinases? How is this  fundamentally different mechanistically from GPCR activation?  Ligands bind to two membrane­bound receptors with a structure that passes through the  membrane to an enzyme complex in the cytoplasm.  The ligands of the same type must both  bind to the receptors and the RTKs dimerize through cross phosphorylation.  This activates a  kinase cascade leading to a cell response.  This is different than GPCr activation in that it requires two structures to be activated and the  receptor is actually an enzyme itself.  When the structures are phosphorylated, specific,  activated relay proteins can bind to the complex, change shape, and then activate a  transduction pathway leading to cellular response.  Because there are multiple relay proteins  that can bind to the RTKs, multiple responses can be signaled at once. 9.Once a receptor tyrosine kinase is fully activated, what are the “typical” intracellular  events that follow?  Once the RTKs are active, the complexes dimerize and cross­phosphorylate leading to a  kinase cascade via specific activated relay proteins. 10. How are the kinases in a signal transduction cascade typically activated and  deactivated? How is it an advantage to have a multistep kinase pathway?  Kinase cascades are activated by secondary messengers or the phosphorylation of RTKs.   They are deactivated through negative feedback loops that inhibit a kinase up the chain.  It is an advantage to have multistep kinase pathways because more steps allows for more  points of regulation.  There are multiple steps along the pathway that can be inhibited by  other chemical signals that the cell may use to regulate the cellular responses created by the  pathways.  Also, more steps create amplification of the signals being created.  As an enzyme  activates another the signal becomes greater until if finally activates a cellular response.  11. How might the IP gat3  Ca channel on smooth ER be considered functionally  similar to the acetylcholine receptor?   These channels are the same in that both the gated Ca2+ channel and the Ach receptor are  ion channels that require a messenger to bind to it and allow a flow of ions down their  gradient.  These act as secondary messengers to trigger a response of the cell.  12. Describe two ways in which signal transduction can be terminated at the level of  the receptor.  Signal transduction can be terminated at the receptor level via receptor­mediated endocytosis which is when the receptor actually dislodges from the membrane and moves into the  cytoplasm so it does not receive anymore ligand signals.  Another way the signal can be  terminated is by a competitive inhibitor binding preventing the receptor from receiving a  signal.   13. What types of cells/organisms reproduce by binary fission? What types of  cells/organisms reproduce by mitosis? What advantage(s) does mitotic cell division  offer over binary fission?  Single celled asexual reproducing organisms reproduce using binary fission.  This is simple  division for simple organisms such as prokaryotes because they have 1 circular DNA  (chromosome) and no internal compartmentalization (no organelles)  Multi­celled asexual reproducing organisms reproduce using mitosis to produce genetically  identical daughter cells.  The advantage of mitosis over binary fission is that this division creates more opportunity for  genetic diversity and that daughter cells inherit mother cell DNA which may include  adaptations and beneficial mutations.  15. Distinguish between the general cellular events/processes occurring in interphase versus mitosis (i.e. what’s the cell “doing” while in interphase, what’s it doing in  mitosis?)  During interphase the cell goes through 3 phases: o G1 is when the cell is growing, synthesizing proteins, performing glycolysis and its  specialized function (muscle tissue cell, liver cell, etc.) o S phase is when the cell is performing DNA replication to create homologs of  chromosomes o G2 there is more cell growth, organelles are duplicated and DNA repair occurs to  prepare for mitosis  Mitotic phase is active cell division in which the cell goes through many different stages to  divide the genetic material and the cell itself. 16. During what stage(s) of the cell cycle/mitosis is the highly condensed 1400nm  chromosome structure present? What is the advantage to the cell in having the DNA in  this form at this time?  The DNA of the cell is condensed during prophase/prometaphase in order to keep all the  important genetic information in a package so none is lost when it is divided.  17. Define the structural and functional relationship(s) between the kinetochore, the  centromere, kinetochore microtubules and motor proteins during mitosis.   The centromere region is where the chromatids are held tightly together and the kinetochore, a complex of proteins, is assembled.  The kinetochore is where the microtubules interact  when protruding from centrosomes—the microtubule organizing centers.  Motor proteins on  the microtubules walk, pulling the attached microtubules causing the chromatids to align at  the equator of the cell during metaphase and eventually split at anaphase.  18. What key events occur in metaphase? What is the advantage to the cell in having  those events occur?  During metaphase the sister chromatids align at the equator of the cell and the microtubules  are pulled taught by motor proteins.  This event is important so that the sister chromatids  can separate equally and equal amounts of genetic information can be split on to both sides  of the cell during anaphase so when the cell splits during cytokinesis, the two daughter cells  have identical information.  19. Define the event(s) occurring at the mitotic (metaphase) checkpoint. What is the  cell “checking” for? What is the advantage to the cell in having this checkpoint  present, or conversely, what major disadvantage would there be in NOT having this  checkpoint present?   During metaphase, the spindle assembly checkpoint occurs which checks to see if there is  equal tension present of the microtubules on the sister chromatids.  When this occurs the  CDC­20 protein releases from the kinetochore which acts as an allosteric activator to the  anaphase promoting complex.  The APC is an enzyme called ubiquitin ligase which gets  added to a protein target and the protein is transported to a proteasome for degradation.   o These proteins are securins which normally inhibit separases when not activated by  Ub, which in turn, cleave cohesin proteins holding sister chromatids together. o Other proteins activated by Ub is cyclin, which, when its sent to degradation, the Cdk­ complexes present in S and G2 phase are inactivated causing the reversal of  prophase which is telophase.  20. Why are cyclins called cyclins? Why are cdks called cdks? Define the general  roles of cyclins and cdks in the regulation of progression through the cell cycle.  Cyclins are proteins that are present throughout the cell cycle and they get their name from  their cyclically fluctuating concentration in the cell.  The concentration increases from G1 to  Mitosis a and then it drastically decreases.    CDKs are cyclin­dependent kinases.  These are enzymes that add phosphate groups to  proteins so long as cyclin is present and bound.  CDKs act as the checkpoint regulators throughout the cell cycle.  In order to be activated they need the allosteric activation from cyclin and the correct phosphorylation pattern.  The CDKs phosphorylate condensins (DNA compaction), nuclear lamina (fragmentation of nuclear  envelope), and the microtubule associated proteins (spindle formation).  21. What is cdc25? What enzymatic activity is associated with this protein? At what  stage(s) of the cell cycle is this enzyme activated? In response to what cellular event?  What role does cdc25 play in the G2 to M transition?  CDC­25 is a phosphatase enzyme that removes a phosphate group from an inactive cyclin­ CDK complex in order to activate it and push the cell from G2 into mitosis (prophase).  CDC­ 25 is inhibited until DNA is done replicating as a checkpoint.  22. What is wee1? What enzymatic activity is associated with this protein? At what  stage(s) of the cell cycle is this enzyme activated? In response to what cellular  event(s)? What role does wee1 play in the G2 to M transition?   Wee1 is a kinase that adds a phosphate to an inactive CDK before CAK kinase adds a  second phosphate to the cyclin­CDK complex and then CDC­25 removes the phosphate  that Wee1 originally.  Wee1 can also regulate the process by adding back a phosphate  group and keep the cyclin­CDK complex inactive until DNA repair and cell growth is  complete and ready for cell division. 23. Define the specific role played by the mitotic cyclin/cdk complex (AKA Mitosis  Promoting Factor, MPF) in regulating progression through the cell cycle. What are its  enzymatic targets? How does MPF achieve full activation of its kinase activity?  MPF is the cyclin­CDK complex that was discovered first and its concentration corresponds to that of cyclin.  The MPF phosphorylates a variety of proteins initiating mitosis.  It acts directly as a kinase and activates other kinases.   It causes phosphorylation of various proteins of the nuclear lamina which promotes  fragmentation of the nuclear envelope during prometaphase of mitosis.   During anaphase, MPF helps switch itself off by initiating a process that leads to the  destruction of its own cyclin.  The non­cyclin part of MPF, the CDK, persists in the cell,  inactive until it becomes part of MPF again by associating with new cyclin molecules  synthesized during the S and G2 phases of the next round of the cycle.  24. In general terms, how does the cell “know” when all kinetochores are attached to  the correct microtubule organizing center? What is the nature of the signal sent from  the kinetochore (i.e. is it a stop signal or a go signal?) What is the advantage to the cell in having the signal in this form?  The cell knows when all kinetochores are attached to the correct centromere when motor  proteins start to create tension and this tension is equal for all chromatids.  CDC­20 protein  is released from the kinetochore and Ub targets specific proteins.    This is a go­ahead  signal during metaphase triggered by the release of separases that cleaves cohesins to  allow the sister chromatids to separate.  This is important to ensure daughter cells do not  end up with missing or extra chromosomes.  25. What is the Anaphase Promoting Complex (APC)? What enzymatic activity is  associated with this protein complex? When is APC activated? In response to what  signal? What role does the APC play in the metaphase/anaphase transition, and in the  exit of the cell from mitosis?  APC is an enzyme known as Ubiquitin ligase that targets certain proteins to act as go­ahead  signal at certain checkpoints during anaphase.  APC is active allosterically when CDC­20 is  released from the kinetochore during anaphase.   The Ub targets securins that had inhibited separases.  When it binds to securins, the securins are sent to proteasomes to be degraded and this allows separases to cleave cohesin  proteins which held sister chromatids together.  Ub also targets cyclin to cleave it from cyclin­CDK complexes forcing the cell to reverse  prophase which is essentially telophase.  26. Consider the following statement: “Normal cells obey strict rules. Divide only  when told. Die rather than misbehave” (Dr. Andrew Murray). How is this statement an  accurate assessment of the cell division regulation normally observed in multicellular  organisms?  This statement describes the checkpoints throughout the cell cycle and the cells strict  adherence to these before continuing to the next phase of the cycle.  If the cell does move  to the next phase before it has completed the go­ahead signal the cell will move to  apoptosis which is programmed “clean” cell death.  27. Define the nature of the three main cell cycle checkpoints we discussed: G1 to S,  G2 to M and Metaphase. What is the cell “checking”?  G1S is where the cell “asks” permission to divide via RTK growth factors which are proteins  that stimulate other cells to divide.  G2M is where the cell checks to see if all DNA has been replicated and, if necessary,  repaired.  It is also checking to make sure the cell is big enough and that all the organelles  have duplicated.  Spindle Assembly is used to ensure all sister chromatid kinetochores are attached to  microtubules and equal tension is created by motor proteins.    28. In addition to the three cell cycle checkpoints described above, the cell monitors  irreparable DNA damage throughout the cell cycle. At the cellular/molecular level,  explain the advantage to the multicellular organism of monitoring DNA damage and  repair continuously, rather than simply at discrete cell cycle progression checkpoints.  What happens in a cell that detects irreparable DNA damage?  The advantage of detecting DNA damage throughout the cell cycle to be repaired is to ensure that the cell can continue to perform any specialized functions it has as well as translating  RNA to transcribe for proteins that are needed to perform specialized function and  eventually divide.  A cell that detects irreparable DNA enters apoptosis to destroy itself so its incomplete or damaged DNA (if irreparable) is not passed on.  29. Define what is meant by density dependent inhibition and anchorage dependence in  the context of the multicellular organism. What is the nature of this regulation at the  molecular/cellular level?  Density or Contact inhibition is regulated by growth factor signaling that prevents the cell from dividing anymore if there is “no room.”  Essentially, once the voids of damaged or missing  cells has been filled, the cells are signaled to not divide anymore.  Anchorage Dependence means that in order to divide, cells must be attached to a substratum such as the extracellular matrix of a tissue.  The signal to divide is signaled to the cell from  plasma membrane proteins and elements of the cytoskeleton.  30. Define how loss of appropriate cell division/cell cycle regulation at the checkpoints or  other growth control process leads to cancer and metastasis.  Cancer cells do not heed the normal signals that regulate the cell cycle.  Cancer cells do not  need growth factors to grow and divide, instead, they may make the growth factor  themselves, or they may have an abnormality in the signaling pathway that conveys the  growth factors signal to the cell cycle control system.  The DNA in a cell with undergo a mutation and is usually targeted by the body and destroyed  (identified as non­self), however, if it avoids destruction, the cell can divide.  If the cell has  been transformed it will continue to divide beyond the normal 30­50 times.    If the cancer cell continues to divide and remain in one spot it will be referred to as a benign  tumor.  IF the cell has the genetics and ability to spread to new tissues and impair the  functions of one or more organs the tumor is referred to as malignant.  The cancer cells can  lose attachment to neighboring cells and the extracellular matrix and they can enter the  lymph system and blood stream and be transported to new parts of the body in a process  called metastasis.        31. Why is it true that multiple mutations, affecting multiple growth control mechanisms,  must occur in order for cells to become cancerous?  Cells must first mutate to indefinitely reproduce as well as a mutation in DNA that may cause  the transcription of proteins, specifically cell surface receptors to be “incorrect.”  The cell  may also mutate to be able to spread to new tissues causing a malignant tumor. The cell  can be mutated to fail in its ability to metabolize.  The cell with mutated cell surface  receptors may also cause its attachment to other cells and the cytoskeleton to fail and enter  lymph and blood vessels to cause metastasis.  Finally, cells may even mutate to secrete  signaling molecules that cause blood vessels to grow toward the tumor making metastasis  easier. 32. What is meant by the “two­fold cost of sex (or males)”? What short term and long term  advantages and disadvantages are associated with asexual and sexual modes of  reproduction?  The two­fold cost of sex refers to the theory that an asexual mutant may arise in a sexual  population, half of which comprises males that cannot, themselves, produce offspring.  With  female­only offspring, the asexual lineage doubles it population in each generation.  In reference to this, the disadvantages of sexual reproduction are that males and females  must seek each other out to reproduce and that offspring only receive 50% genetic  information from each parent.  The advantage of sexual reproduction is increased chance of mutation and adaptation to environment because of the meiotic process to rearrange genes.  The disadvantages of asexual reproduction are that the progeny are exact clones of the  parents decreasing chance of genetic variation and mutation.  This limits their ability to  adapt to the environment and gain advantage over things that may kill it such as disease or  other organisms.  An advantage of asexual reproduction is the ability to produce more  progeny at a faster rate to keep a population high and alive.   33. Distinguish between the terms haploid and diploid, then define the necessity for  meiotic cell division in sexually reproducing organisms in that context.  The pairs of homologous chromosomes in each human somatic cell is a consequence of our  sexual origins.  We inherit one chromosome of a pair form each parent.  Thus, the 46  chromosomes in our somatic cells are actually two sets of 23 chromosomes.  The number of chromosomes in a single set is represented by n.  Any cell with two chromosome sets is  called a diploid cell and has a diploid number of chromosomes, abbreviated 2n.  For  humans the diploid number is 46 (2n=46).  In a cell in which DNA synthesis has occurred, all the chromosomes are duplicated, and  therefore each consists of two identical sister chromatids, associated closely at the  centromere and along the arms.  Even though the chromosomes are duplicated we say the  cell is diploid because it has only two sets of information.  Unlike somatic cells, gametes contain a single set of chromosomes and are referred to as  haploid cells.  Each has a haploid number of chromosomes (n).  The haploid number for  humans is 23 (n=23).  The set of 23 consists of the 22 autosomes plus a single sex  chromosome:  an unfertilized egg contains an X and sperm may contain an X or a Y.  Sexually reproducing organisms use meiotic cell division because each germ cell contains 46 chromosomes.  These germ cells divide mitotically and then have 92 chromosomes and  then perform meiosis as reductive division twice to get to the haploid number of 23.  A  sperm and egg each have 23 chromosomes so when they combine, it creates a zygote with  the diploid number of 46.  34. What important difference is observed between the molecular events of mitotic  prophase and meiotic prophase I? How is it logical that this difference must exist,  given the different physiological roles of mitotic and meiotic cell division?  The important difference in mitosis prophase and meiosis prophase 1 are the homologs  forming tetrads during synapsis.  This is a structure of four chromosomes all held together  by “zipper­like” proteins while the sister chromatids are also held together by cohesins  (same as mitosis).  The other major difference is that during prophase 1 in meiosis,  recombination or crossing over occurs at the chiasmata.  This is where molecules of non­ sister chromatids switch around to move alleles to the other homologs.  The difference must exist because mitosis creates identical copies of cells and maintains the  diploid number in every cell along with all of the genetic information.  In meiosis the number  of chromosomes must be reduced but after DNA is recombined to create variation either  through reciprocal or nonreciprocal recombination.    35. Why is recombination referred to as an obligatory event during meiotic division? What  advantage is offered to a species characterized by obligatory recombination during  gamete formation?  Recombination is obligatory because  chromosomes are independently assorted during  meiosis and humans produce a collection of gametes differing greatly in their combinations  of the chromosomes inherited from parents.  Crossing­over produces recombinant chromosomes which carry genes derived form two  different parents.  In humans, an average of one to three crossover events occurs per  chromosome pair, depending on the size of the chromosomes and the position of the  centromeres.   The advantage of recombination is the unlimited possibilities of genetic variation that can  occur to create mutations which are the original source of different alleles.  Sexual  reproduction and the recombination of alleles creates diversity to help these organisms  adapt to their environment.   36. Distinguish between the terms somatic cell and germ cell as they relate to humans.  When during the human life cycle are they present/produced? Distinguish between the  terms autosome and sex chromosome as they relate to humans. Why are sex  chromosomes referred to as such? What is their relationship to “sex” in humans?  Somatic cells are any and all cells through the body that make up tissues, muscles, organs,  etc.  Germ cells are specialized cells that perform meiosis to create gametes (Sperm and  ova) in humans.  They appear in the gonads of humans which in men are the testes and in  women are the ovaries.  Autosome are chromosomes that contain the genetic information (DNA) for everything except rd the genes for determining sex.  Sex chromosomes are referred to as the 23  chromosome  and are called this because they determine sex.  Women have an X from their mother and  an X from their father.  Men have an X from their mother and a Y from their father.  37. What is the relationship between the following cellular events or structures: tetrad,  chiasmata, homologous chromosomes, synapsis, recombination?  Homologous chromosomes (homologs) come together in pairs to form tetrads in a process  called synapsis.  Once the four chromatids (2 pairs of sister chromatids) come together they  can cross­over each other in a process called recombination at chiasmata—regions where  crossing over occurs. 38. What is meant by the terms non­reciprocal recombination and non­homologous  recombination? What is the consequence of such events at the level of the DNA? What  potential consequences occur at the level of the cell? At the level of the human  organism?  Non­reciprocal recombination is when homologs do not recombine equally because of  different break points at the chromatids.  (ie 4 genes from one switch with only 3 genes on  another chromatid).  This can lead to the deletion of genes on one chromatid and the  duplication of genes on the other.   o This could lead to increased diversity, however, if the duplicated gene acts as a  “backup” and can be mutated.  This mutation could lead to diversity or adaptation in a  human because the mutated gene could be transl


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

50 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

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Janice Dongeun University of Washington

"I used the money I made selling my notes & study guides to pay for spring break in Olympia, Washington...which was Sweet!"

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"


"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.