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What are the four main types of components that make up the cell membr

What are the four main types of components that make up the cell membr


Life 102 Exam Study Guide

What are the four main types of components that make up the cell membrane?

Key Concepts:

1. Be able to identify the four main types of components that make up the cell membrane. What  influences the fluidity of the cell membrane?

 Phospholipid Bilayer­barrier to permeability­flexible matrix, semi­permeable, animal cell membranes contain cholesterol

 Transmembrane Protein­integral membrane proteins­proteins that float in lipid bilayer,  transport and communications across membrane, most can move around

 Interior Protein Network­peripheral or intracellular membrane proteins­membranes are  supported structurally by intracellular proteins that reinforce membrane shape.  Membranes use other proteins to control movements of some key membrane proteins,  anchor to points

What are the six functions of membrane proteins?

 Cell­Surface Markers­glycoproteins or glycolipids­the ER adds sugar molecule chains to  membrane proteins and lipids, turning the, into glycoproteins and glycolipids. Different  varieties of these make different cell identity markers.

3 Types of Lipids­glycerol phospholipids, sphingolipids, and sterols(I.E. cholesterols)

 Fluid Mosaic Model­mosaic of proteins floats in/on fluid lipid bilayer. Influences:  saturated fatty acids make membrane less fluid than unsaturated fatty acids, warm makes  it more fluid than cold temperatures(cold tolerance in bacteria low due to fatty acid  desaturates)

2. Be able to explain the six functions of membrane proteins. How does the structure of these  proteins influence their function?

 Attachment to cytoskeleton and extracellular matrix­

What are the differences between passive transport, facilitated diffusion, osmosis, active transport, and mass transport?

If you want to learn more check out What are the benefits of lifelong learning?

 Intercellular joining­

 Signal transduction­

 Enzymatic activity­

 Cell­cell recognition­

 Transport­movement of molecules across a membrane

3. Be able to explain the differences between passive transport, facilitated diffusion, osmosis,  active transport, and mass transport. Give examples of each.

Passive transport­movement of molecules through membrane in which no energy is required and  molecules move in response to a concentration gradient

Facilitated diffusion­molecules that can’t easily cross membrane may move through proteins,  move from high to low concentration, have channel proteins(hydrophilic channel when open)

Osmosis­cytoplasm of cell is an aqueous solution. Water is solvent while substances dissolved  are solutes. Net diffusion of water across a membrane toward a higher solute concentration

Active transport­requires energy to fuel active transport, moves substance from low to high  concentration, requires highly selective carrier proteins, active transport 2

Mass transport­net movement of mass from one location to another

1. Be able to define the two redox reactions and show where electrons are moving in each. Oxidation­atom/molecule loses an electron Don't forget about the age old question of Episodic memory means what?

Reduction­atom/molecule gains an electron

2. Be able to explain the difference between endergonic and exergonic reactions. How do you  identify what type of reaction you are dealing with? What is ΔG? How does the ATP cycle fit  into this picture?

Endergonic­Positive change in energy, products have more free energy than reactants, not  spontaneous, H is higher or S is lower If you want to learn more check out Where is brazil located on the world map?

Exergonic­Negative change in energy, products have less free energy than reactants, H is lower  or S is higher or both, spontaneous

ΔG­change in energy available to do work

ATP stores energy, while endergonic/exergonic are forms of reactions that create energy

3. Be able to recognize the role that biological catalysts play in reactions. What are enzymes and catalysts typically made of? Explain the structure of enzymes and different ways they can be  activated or inhibited.

Catalysts­substances that influence chemical bonds in a way that lowers activation energy Enzymes are biological catalysts mainly made of protein, initiate reactions in substances

1. Be able to list the four stages of the oxidation of glucose. Where in the cell are these taking  place? What are the beginning and end products of each stage?

 Glycolysis­glucose to 2 pyruvate, 2ATP, 2 NADH

 Pyruvate Oxidation­pyruvate to 1 CO2, 1 NADH, 1 Acetyl­CoA

 Krebs Cycle­acetyl­CoA into 6 CO2, 4 ATP, 10 NADH, 2 FADH2

 Electron Transport Chain and Chemiosmosis­ATP Don't forget about the age old question of What is a channel issue?

Occurs in the mitochondria

2. Be able to explain what the theoretical net ATP yield is for each stage of glucose oxidation.  Explain what the P/O ratio tells us.

 Glycolysis­+2 ATP

 Pyruvate Oxidation­+4 ATP

 Krebs Cycle­+6 ATP If you want to learn more check out How does one compute for revenue?

 Electron Transport Chain and Chemiosmosis­+34 ATP

 P/O Ratio­phosphate­to­oxygen ratio­amount of ATP synthesized per O2 molecule  32 ATP per glucose for bacteria, 30 ATP per glucose for eukaryotes

If you want to learn more check out How is a permutation calculated?

3. Be able to describe some of the strategies for organisms that exist in the absence of oxygen.  What are some commonalities between lactic acid and alcohol fermentation?

Anaerobic respiration and fermentation: anaerobic uses inorganic molecules other than oxygen  as final electron acceptor. Fermentation uses organic molecules as final electron acceptor,  CO2  reduced to methane, reduces organic molecules in order to regenerate NAD+.

 lactic acid and alcohol fermentation both occur in anaerobic conditions to produce small  amounts of ATP and convert pyruvate into substances(lactic acid for lac. Ferm., ethanol  and C02 for alch. ferm.).

1. Be able to list which organisms carry out photosynthesis. In eukaryotes, what organelle is  carrying out photosynthesis? List the different structures in this organelle and what they do.

Photosynthesis occurs in plants, algae, bacteria, and some animals. The chloroplast carries them  out, using the thykaloid(stores chlorophyll), thykaloid membrane(where light reactions of  photosynthesis occur), granum(stacks of thykaloids), and stroma(fluid­filled space around grana  that synthesize molecules from H20 and CO2).

2. Be able to describe the different stages of photosynthesis. Explain what is happening during  the light­dependent reactions and the light­independent reactions. What is the purpose of  Photosystem II vs. Photosystem I?

1. Capture energy from sunlight

2. Make ATP and reduce NADP+ to NADPH

3. Use ATP and NADPH to synthesize organic molecules from CO2 chloroplast

Photosystem 1­absorbs longer wavelength of light(700nm), gets electrons from  photosynthesis 2

Photosystem 2­absorbs shorter wavelength of light(680nm), gets electrons from water

3. Be able to sum up the processes of the Calvin cycle. Are these reactions light dependent or  independent? Where do they take place?

Calvin Cycle­light independent reactions in stroma(inner space of chloroplasts) Carbon fixation­RuPB + CO2 = PGA

Reduction phase­PGA reduced to G3P

Regeneration phase­PGA used to regenerate RuBP. 3 turns = new G3P, 6 turns = 1 glucose

4. Be able to describe some of the major differences between C3, C4 & CAM plants. C3­fix carbon using only Calvin cycle

C4­Adds CO2 to PEP to form 4 carbon molecule, use PEP carboxylase, fix carbon using PEP  carboxylase, produces oxaloacetate, converts to malate transported to bundle sheath cells then  decarboxylated to malapyrovate and CO2. 2 pathways occur in different cells

CAM­Adds CO2 to PEP to form 4 carbon molecule, #1­use PEP carboxylase­stromata open at  night, close during day, fix CO2 using PEP carboxylase at night in vacuole, #2­stromata close  during day while organic acids are decarboxylated to yield high CO2 levels, drive Calvin cycle.  C4 pathway happens at night, C3 during the day

Key terms:

phospholipid bilayer­ barrier between cytoplasm and exterior

concentration gradient he thermal motion of all

Osmosis­net diffusion of water across a

(liquid or gas) particles at temperatures above absolute zero.

membrane toward a higher solute


fluid mosaic model­mosaic of proteins that floats in/on fluid lipid bilayer

Diffusion­the movement of molecules across a membrane

Hypertonic­higher solute concentration

cell surface markers­special proteins and carbohydrates attached to the cell 

membrane. While some proteins have the task of allowing the transport of molecules across the membrane, cell surface markers play a role in inter­cellular communication and recognition.

channel proteins­ion channels that allow

passage of ions

Isotonic­equal amount of solute and solvent

Exocytosis­movement of substances out of a cell that requires energy

carrier proteins­bind specifically to molecules they assist, membrane is selectively permeable


solute concentration

Endocytosis­movement of substances into cell

Kinetic energy­energy of motion

Reactant­substance that undergoes a change in a reaction

Enzyme­substrate complex

Potential energy­stored energy


substance from a


Multienzyme complex­several copies of one or more enzymes

Oxidation­atom/molecule loses an electron

Catalysts­cause reaction

Ribozymes­RNA molecules that can catalyze certain


Reduction­atom/molecule gains an electron

Enzymes­biological catalysts not changed or consumed in reaction

Catalysis­substances that

influence chemical bonds in a way that lowers activation energy

Entropy­measure of thermal energy


triphosphate­energy storage

Competitive inhibitor­a

molecule similar enough to a substrate that it can bind to the enzyme's active site to stop it from binding to the substrate

Enthalpy­a thermodynamic 

quantity equivalent to the total heat



Noncompetitive inhibitor­a molecule unable to stop an

content of a system. It is equal to the internal energy of the system plus the product of pressure and volume.

enzyme from binding to the substrate

Spontaneous­a reaction that occurs in a set of conditions without interventions



Allosteric inhibitor­the

changing of shape of a site when binded to an enzyme

Endergonic­positive change in free energy

Hydrolysis­chemical breakdown of a

compound due to

reaction with water

Allosteric activator­binds to the enzyme of a site other than the active site

Exergonic­negative change in free energy

Active site­pockets or clefts for substrate

binding that form



Allosteric enzyme

Activation energy­the minimum quantity of energy needed to cause a reaction

Substrate­reacts with a reagent to generate a product

Feedback inhibition­the

decreasing of effectivity of a molecule due to an enzyme binding

Anabolism­the turning of simple molecules to complex ones

Catabolism­breakdown of complex molecules into simpler ones

Autotroph­able to produce their  own organic molecules through  photosynthesis

Heterotroph­live on organic compounds produced by other organisms

Oxidized­loss of electrons

Reduced­gain of electrons


electrons are accompanied by protons

aerobic respiration­respiration where oxygen is available as final electron acceptor

anaerobic respiration

respiration that takes place without the presence of oxygen

Fermentation­anaerobic respiration that creates


oxidative phosphorylation NADH to O2 resulting in the form of ATP

Glycolysis­breakdown of

glucose by enzymes causing the

pyruvate oxidation

conversion of pyruvate into

Krebs cycle­oxidizes the acetyl group from pyruvate in

release of energy and pyruvic acid

acetyl CoA


chemiosmosis­electrochemical gradient can be used to

synthesize ATP

electron transport chain­the transfer of electrons NADH to oxygen

ATP synthase­mitochondrial enzyme that creates ATP from ADP and phosphate

P/O ratio­phosphate to oxygen ratio

feedback inhibition­binds to enzyme and decreases


Methanogens­bacterium that produces methane

Facultative­performs aerobic respiration and anaerobic when oxygen is not available

Obligate­organism that can’t live without oxygen

thylakoid membrane­contains the thykaloid, where light dependent parts of

photosynthesis occurs

Chlorophyll­a green pigment that absorbs light to provide energy for photosynthesis

chloroplast­ a plastid that contains chlorophyll and in which 

photosynthesis takes place.

Grana­stacks of flattened sacs of thykaloid membrane


surrounding thykaloid membranes

stroma lamella­connect grana

Calvin cycle­c3

photosynthesis: a series of biochemical redox reactions that take place in the stroma of chloroplast in photosynthetic organisms.

Pigment­molecules that absorb light energy in the visible range

photoelectric effect­removal of an electron from a molecule by light

Mesophyll­the inner tissue containing chloroplasts

reaction center




Photosystem II­One of two light capturing units in a chloroplast's thylakoid membrane; it has two 

molecules of P680 chlorophyll a at its reaction center, makes ATP and uses electrons from light.

Photosystem I­P700, makes NADPH, does not take place first

stomata­a tiny opening or pore that is used for gas exchange

C3­plants that fix carbon using only the Calvin cycle

C4­type of photosynthesis that is good for hot dry climates

CAM­C4  pathway at night and C3 during


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