vce biology units 3 and 4 - sciencepress · dot point vce biology units 3 and 4 3 unit 3 how do...

25
VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 • Kerri Humphreys •

Upload: others

Post on 24-Mar-2020

15 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4

• Kerri Humphreys •

Page 2: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the prior permission of Science Press. ABN 98 000 073 861

© Science Press 2017First published 2017

Science PressPrivate Bag 7023 Marrickville NSW 1475 AustraliaTel: +61 2 9516 1122 Fax: +61 2 9550 [email protected] www.sciencepress.com.au

Page 3: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

Contents

Words to Watch iv

Introduction v

Dot Points

Unit 3 How Do Cells Maintain Life? vi

Unit 4 How Does Life Change and Respond to Challenges Over Time? vii

Questions

Unit 3 How Do Cells Maintain Life? 1

Unit 4 How Does Life Change and Respond to Challenges Over Time? 149

Answers

Unit 3 How Do Cells Maintain Life? 252

Unit 4 How Does Life Change and Respond to Challenges Over Time? 304

Appendix

Index 339

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 iii

Science Press

Contents

Page 4: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

account, account for State reasons for, report on,

give an account of, narrate a series of events or

transactions.

analyse Interpret data to reach conclusions.

annotate Add brief notes to a diagram or graph.

apply Put to use in a particular situation.

assess Make a judgement about the value of

something.

calculate Find a numerical answer.

clarify Make clear or plain.

classify Arrange into classes, groups or categories.

comment Give a judgement based on a given

statement or result of a calculation.

compare Estimate, measure or note how things are

similar or different.

construct Represent or develop in graphical form.

contrast Show how things are different or opposite.

create Originate or bring into existence.

deduce Reach a conclusion from given information.

define Give the precise meaning of a word, phrase or

physical quantity.

demonstrate Show by example.

derive Manipulate a mathematical relationship(s) to

give a new equation or relationship.

describe Give a detailed account.

design Produce a plan, simulation or model.

determine Find the only possible answer.

discuss Talk or write about a topic, taking into account

different issues or ideas.

distinguish Give differences between two or more

different items.

draw Represent by means of pencil lines.

estimate Find an approximate value for an unknown

quantity.

evaluate Assess the implications and limitations.

examine Inquire into.

explain Make something clear or easy to understand.

extract Choose relevant and/or appropriate details.

extrapolate Infer from what is known.

hypothesise Suggest an explanation for a group of facts or phenomena.

identify Recognise and name.

interpret Draw meaning from.

investigate Plan, inquire into and draw conclusions about.

justify Support an argument or conclusion.

label Add labels to a diagram.

list Give a sequence of names or other brief answers.

measure Find a value for a quantity.

outline Give a brief account or summary.

plan Use strategies to develop a series of steps or processes.

predict Give an expected result.

propose Put forward a plan or suggestion for consideration or action.

recall Present remembered ideas, facts or experiences.

relate Tell or report about happenings, events or circumstances.

represent Use words, images or symbols to convey meaning.

select Choose in preference to another or others.

sequence Arrange in order.

show Give the steps in a calculation or derivation.

sketch Make a quick, rough drawing of something.

solve Work out the answer to a problem.

state Give a specific name, value or other brief answer.

suggest Put forward an idea for consideration.

summarise Give a brief statement of the main points.

synthesise Combine various elements to make a whole.

Words to Watch

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4iv

Science Press

Words to Watch

Page 5: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

What the book includes

This book provides questions and answers for each dot point in the Victorian Certificate of Education Study Design for each core topic in the Year 12 Biology syllabus:

Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

• Area of Study 1 How Do Cellular Processes Work?

• Area of Study 2 How Do Cells Communicate?

Unit 4 How Does Life Change and Respond to Challenges Over Time?

• Area of Study 1 How Are Species Related?

• Area of Study 2 How Do Humans Impact On Biological Processes?

• Area of Study 3 Practical Investigation – There are activities and practical investigations placed within Area of Study 1 and Area of Study 2 that can be used to develop the student investigation.

Format of the book

The book has been formatted in the following way:

1.1 Subtopic from syllabus.

1.1.1 Assessment statement from syllabus.

1.1.1.1 First question for this assessment statement.

1.1.1.2 Second question for this assessment statement.

The number of lines provided for each answer gives an indication of how many marks the question might be worth in an examination. As a rough rule, every two lines of answer might be worth 1 mark.

How to use the book

Completing all questions will provide you with a summary of all the work you need to know from the syllabus. You may have done work in addition to this with your teacher as extension work. Obviously this is not covered, but you may need to know this additional work for your school exams.

When working through the questions, write the answers you have to look up in a different colour to those you know without having to research the work. This will provide you with a quick reference for work needing further revision.

Introduction

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 v

Science Press

Introduction

Page 6: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

Area of Study 1 How Do Cellular Processes Work?

1.1 Plasma membranes 5

1.1.1 The fluid mosaic model. 5

1.1.2 Cellular organelles. 11

1.1.3 Endocytosis. 13

1.2 Nucleic acids and proteins 15

1.2.1 Nucleic acids code for proteins. 15

1.2.2 Protein diversity and the proteome. 16

1.2.3 Four levels of protein structure. 20

1.2.4 Polypeptide synthesis and 26 condensation polymerisation.

1.2.5 The structure of DNA. 28

1.2.6 Gene expression, transcription 35 and translation.

1.3 Gene structure and regulation 43

1.3.1 Structural genes and regulatory genes. 43

1.3.2 Stop/start instructions, promoter 44 regions, exons and introns.

1.3.3 The lac operon in prokaryotes. 48

1.4 Structure and regulation of 51 biochemical pathways

1.4.1 Enzymes as protein catalysts. 51

1.4.2 Enzyme action, inhibition and 52 control factors.

1.4.3 Cycling of coenzymes. 65

1.5 Photosynthesis 67

1.5.1 The purpose of photosynthesis. 67

1.5.2 Chloroplasts. 68

1.5.3 Light dependent and light 71 independent reactions.

1.5.4 Factors that affect the rate of 74 photosynthesis.

1.6 Cellular respiration 80

1.6.1 The purpose of cellular respiration. 80

1.6.2 Glycolysis. 81

1.6.3 Mitochondria. 82

1.6.4 The Krebs cycle and electron 84 transport chain.

1.6.5 Anaerobic cellular respiration. 88

1.6.6 Factors that affect cellular respiration. 91

Area of Study 2 How Do Cells Communicate?

2.1 Cellular signals. 95

2.1.1 Animal hormones, neurotransmitters, 95 cytokines and pheromones.

2.1.2 Signal transduction. 103

2.1.3 The difference in hydrophilic and 105 hydrophobic signals and receptors.

2.1.4 Apoptosis. 106

2.1.5 Malfunctions in apoptosis. 108

2.2 Responding to antigens 109

2.2.1 Non-self antigens, self antigens 109 and allergens.

2.2.2 Pathogens and barriers. 110

2.2.3 The innate immune response. 122

2.2.4 The lymphatic system. 126

2.2.5 The adaptive immune response. 128

2.3 Immunity 134

2.3.1 Natural and artificial immunity. 134

2.3.2 Vaccination programs. 135

2.3.3 Malfunctions of the immune system. 139

2.3.4 Monoclonal antibodies and cancer. 146

Answers to How Do Cells Maintain Life? 252

Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Dot Point Page Dot Point Page

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4viDot Points

Science Press

Page 7: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

Area of Study 1 How Are Species Related?

1.1 Changes in the genetic make-up 153 of a population

1.1.1 Allele frequencies in gene pool and 153 mutations.

1.1.2 Processes of evolution. 168

1.1.3 Manipulation of gene pools and 172 selective breeding.

1.2 Changes in biodiversity over time 174

1.2.1 Life forms in Earth’s geological 174 history.

1.2.2 Evidence of change. 181

1.2.3 Divergent and convergent evolution, 191 extinctions.

1.3 Determining relatedness between 200 species

1.3.1 Molecular homology. 200

1.3.2 Phylogenetic trees. 205

1.3.3 Evolution of novel phenotypes, 211 beak formation.

1.4 Human change over time 213

1.4.1 Primates, hominoids, hominins. 213

1.4.2 Hominin evolution from 219 Australopithecus to Homo.

1.4.3 The human fossil record. 226

Area of Study 2 How Do Humans Impact On Biological Processes?

2.1 DNA manipulation 231

2.1.1 The use of enzymes. 231

2.1.2 Amplification of DNA using PCR. 234

2.1.3 Gel electrophoresis. 236

2.1.4 Recombinant plasmids. 238

2.2 Biological knowledge and society 239

2.2.1 Gene cloning, genetic screening, 239 DNA profiling.

2.2.2 Genetically modified and transgenic 243 organisms.

2.2.3 Strategies for new diseases. 245

2.2.4 Rational drug design. 247

2.2.5 Antibiotics and antiviral drugs. 249

Answers to How Does Life Change And 304 Respond to Challenges Over Time?

Unit 4 How Does Life Change and Respond to Challenges Over Time?

Dot Point Page Dot Point Page

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 vii Dot Points

Science Press

Page 8: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

DOT POINT

Science Press

How Do Cells Maintain Life?

1 Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Unit 3

Page 9: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

Science Press

How Do Cellular Processes Work?

DOT POINT

3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

AREA OF STUDY 1

Page 10: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1 Plasma membranes.

1.1.1 The fluid mosaic model of the structure of the plasma membrane and the movement of hydrophilic and hydrophobic substances across it based on their size and polarity.

1.1.1.1 What is the name of the current model of a plasma membrane and when was it first proposed?

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.2 Draw a labelled diagram of a plasma membrane.

1.1.1.3 Outline the roles of the plasma membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.4 Distinguish between hydrophilic and hydrophobic and relate this to the structure of a phospholipid.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

5 Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 11: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.1.5 What is an amphipathic molecule?

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.6 Draw a phospholipid and describe its basic structure in membranes.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.7 Explain why phospholipids form bilayers in water.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.8 Explain how the hydrophobic and hydrophilic regions of phospholipids affect the transport of materials across the plasma membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.9 Distinguish between integral proteins, peripheral proteins and glycoproteins.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

Phospholipid

6Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 12: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.1.10 Explain why a phospholipid bilayer is stable, yet fluid and identify the factors that affect fluidity.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.11 Complete the table to summarise the permeability of the plasma membrane.

Type of molecule Permeability Examples

Hydrophobic

Small polar

Large polar

Ions and charged particles

1.1.1.12 Use your understanding of the structure of the plasma membrane to explain why it is important to place tissues or organs to be used in medical procedures in a solution with the same osmolarity as the cytoplasm.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

7 Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 13: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.1.13 Complete the table to summarise some of the roles of membrane proteins.

Role Diagram Description of function

Channel proteins for passive transport

Channel protein

Carrier protein for facilitated

diffusionCarrier protein

Carrier proteins for active transport

Carrier protein

Membrane bound enzymes

Active sites

Enzymes

Attachment to adjacent cells

Tight junction

Cell identification

Glycoprotein

Recognition site

Hormone binding sites

Hormone

8Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 14: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.1.14 Discuss how the presence of cholesterol in the plasma membrane affects the properties of the plasma membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.15 Distinguish between simple diffusion and facilitated diffusion across a membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.16 Use an example to explain simple diffusion across a membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.17 Use an example to explain facilitated diffusion across a membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.18 The diagram shows a sodium ion channel. Outline what is happening in these two diagrams.

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

Sodium ion channelstate A

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+ Na+

Na+

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Sodium ion channelstate B

+ + + +

− − − −

+ + +

− − −

−−−−

++++

−−−

+++

9 Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 15: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.1.19 Define active transport.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.20 Use an example of explain active transport across a membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.1.21 Complete the table to explain the functioning of the sodium-potassium pump.

Diagram What is happening

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

10Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 16: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.2 The role of different organelles including ribosomes, endoplasmic reticulum, Golgi apparatus and associated vesicles in the export of a protein product from the cell through exocytosis.

1.1.2.1 Define cytosis.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.2.2 Define vesicle.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.2.3 Define exocytosis.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.2.4 Glands are involved in exocytosis. Distinguish between endocrine glands and exocrine glands.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.2.5 Ribosomes are involved in exocytosis. Distinguish between free ribosomes and attached ribosomes.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.2.6 Endoplasmic reticulum is involved in exocytosis. Distinguish between rough and smooth endoplasmic reticulum and their products.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

11 Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 17: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.2.7 Complete the table and label the diagram to show the sequence of events in the production of a protein product to its secretion and export from the cell.

Diagram What happens at:

A

G

I

H

B

C

D

F

E

Ribosomes

Endoplasmic reticulum

Golgi apparatus

Plasma membrane

12Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 18: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.3 Cellular engulfment of material by endocytosis.

1.1.3.1 Define endocytosis.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.3.2 Discuss why endocytosis is needed for some substances to cross the plasma membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.3.3 Distinguish between pinocytosis and phagocytosis.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.3.4 Annotate the diagram to show the difference between pinocytosis and phagocytosis and how each process can occur.

Solid material

Liquid or finelydivided solid

Phagocytosis Pinocytosis

13 Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 19: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.3.5 Describe receptor mediated endocytosis and give an example.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.3.6 Draw a flow chart to show the steps involved in the invagination of the plasma membrane.

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

1.1.3.7 Complete the table to compare endocytosis and exocytosis.

Feature Endocytosis Exocytosis

Diagram Substance

Cell Cell

Substance

Definition

How it affects the plasma membrane

14Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 20: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

DOT POINT

Science Press

251 Answers

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Answers

Page 21: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

Unit 3 How Do Cells Maintain Life?

1.1.1.1 Current model of the plasma membrane is the fluid mosaic model first proposed by Jonathon Singer and Garth Nicolson in 1972.

1.1.1.2

1.1.1.3 The plasma membrane: 1. Separates a cell from its external environment. 2. Acts as a selective barrier around the cell. 3. Creates and maintains concentration gradients between its internal and its external environment. 4. Maintains pH and charge differences. 5. Is important in cell-cell recognition. 6. Has receptor molecules for cell signalling. The surface area of the plasma membrane is important as it determines the rates of chemical exchange into and out of the cell.

1.1.1.4 Hydrophilic means attracted to water, e.g. the polar end of a phospholipid whereas hydrophobic means repels water, e.g. the lipid chains of the phospholipid.

1.1.1.5 An amphipathic molecule has both a hydrophobic region and a hydrophilic region.

1.1.1.6 Phospholipids form the structural basis of plasma membranes. The polar end consists of choline and phosphate and the non-polar end consists of two chains of fatty acids. The different ends allows the membrane to control the movement of substances across its structure.

1.1.1.7 When a phospholipid is placed in water it will naturally form a bilayer with the heads facing outwards due to the polarity of this region attracting water. The tails with no charge will face inwards.

1.1.1.8 The hydrophobic core of the fatty acid hydrocarbon tail prevents the movement of ions and polar molecules and stops the cell dissolving in water. While the hydrophilic ends of the phospholipids have a negatively charged phosphate group which is in contact with aqueous solutions on either side of the membrane and can interact with their environment, e.g. polarity attracts water.

1.1.1.9 Integral proteins contact the hydrophobic core of the phospholipid bilayer – some are transmembrane and span the entire membrane. Integral proteins have sections that are hydrophobic and the ends contacting the aqueous solution outside/inside the membrane are hydrophilic. While peripheral proteins are loosely connected to the surface of the membrane – some contact integral proteins. While glycoproteins are proteins that have a carbohydrate covalently bonded on the external side of the membrane.

1.1.1.10 The bilayer is very stable due to the bonds with the water and the bonds between each phospholipid. It is fluid as the phospholipids can move along the structure as the hydrophobic properties of the fatty acid chains and the hydrophilic properties of the head means the phospholipids cannot flip vertically. The loose packing of the phospholipids also allows movement along the horizontal plan. The fluidity of the membrane depends on the types of lipids present in the membrane. The presence of saturated fatty acids (with all C–C single bonds) makes the membrane less fluid, e.g. will become solid at room temperature. While the presence of unsaturated fatty acid (with some double bonds C=C) makes the membrane more fluid. The double bonds cause the fatty acid chains to take on a ‘bent’ appearance that prevent tight packing of the phospholipids, e.g. will be liquid at room temperature. The presence of cholesterol also increases stability and reduces fluidity allowing movement in the centre of the bilipid layer.

1.1.1.11

1.1.1.12 The plasma membrane controls substances that enter or leave cells. Water crosses the plasma membrane by osmosis moving down a concentration gradient going through aquaporins that are transport proteins in the plasma membrane. The water potential is the tendency of the water molecules to enter or leave the cell and is determined by the solute potential and pressure potential. If tissues or organs to be used in medical procedures are placed in an isoosmotic solution there is no net movement of water between the cells and their environment. However, if there is a difference in osmolarity (the solute concentration expressed as a molarity) water will move by osmosis from the hypoosmotic solution to the hyperosmotic solution which will damage the cells and reduce their viability. Thus, isotonic solutions need to be used in medical procedures, e.g. as intravenously infused fluids, in saline eye drops, to pack donor organs, during skin grafts.

Glycoprotein

Structure of plasma membrane

Integral protein

CholesterolPeripheral protein

Hydrophobictail

Hydrophilichead Phospholipid

bilayer

Phospholipid

Polar end is hydrophilicTwo chains of fatty acids arenon-polar and hydrophobic

Type of molecule Permeability Examples

Hydrophobic Freely permeable Nitrogen, oxygen, hydrocarbons

Small polar Freely permeable Water, carbon dioxide, urea, glycerol

Large polar Not permeable Glucose and other uncharged monosaccharides, disaccharides

Ions and charged particles Not permeable Amino acids, ions of hydrogen, sodium, potassium, calcium, chlorine, magnesium and hydrogen carbonate ion

252Answers

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 22: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.1.13

1.1.1.14 Cholesterol is a steroid lipid that is mainly hydrophobic with a hydroxyl group [OH]. It is only slightly soluble in water. The cholesterol aligns with the phospholipid on both sides of the bilayer – the ringed portion which is rigid and flat lie next to the first part of hydrocarbon tails of the phospholipids in the cell membrane of animals and the cholesterol’s linear tail embeds in the lower part of the fatty acid chain. The hydroxyl group is attracted to the polar head and lower oxygens of the phospholipid. Embedded cholesterol in the cell membrane makes the membrane less fluid. It gives stability and firmness with the rigid planar part of the cholesterol blocking movement of the first part of the fatty acid chain. The flexible tail of the cholesterol which lies near the centre of the bilayer makes the middle part of the bilayer the most fluid. At high concentrations cholesterol helps separate the phospholipids so that the fatty acid chains do not come together and crystallise. It helps prevent extremes, e.g. too fluid or too firm. The cholesterol also reduces permeability to some solutes.

1.1.1.15 Simple diffusion refers to the movement of particles down a concentration gradient due to the random movement of particles. Whereas facilitated diffusion is also the passive movement of particles, does not require an input of energy (ATP), but involves the assistance of other molecules, e.g. transport proteins.

1.1.1.16 If oxygen molecules are more concentrated on the outside of a cell, the oxygen will diffuse across the plasma membrane into the cell, e.g. for aerobic cellular respiration. Substances that move across the cell membrane by simple diffusion are usually small and non-charged or lipid molecules.

1.1.1.17 Channel proteins that have a hydrophilic channel allow water molecules to move into/out of the cell. Water is a small molecule and can cross the membrane by simple diffusion, however the movement through the channel proteins (aquaporins) is faster than simple diffusion and assists osmoregulation. Facilitated diffusion is considered passive transport because the substance moves down a concentration gradient.

Role Diagram Description of function

Channel proteins for passive transport

Channel protein

Channel proteins have a hydrophilic channel that allows certain molecules and ions, e.g. aquaporins assist water movement in osmosis. Movement is by facilitated diffusion as the material moves down a concentration gradient.

Carrier protein for facilitated diffusion

Carrier protein

Carrier proteins change their shape during the process of passing a solute across the plasma membrane. The movement of the solute can occur in either direction. Carrier proteins are usually very specific, e.g. glucose transporter. Movement is by facilitated diffusion as the material moves down a concentration gradient.

Carrier proteins for active transport

Carrier protein

Carrier proteins change shape to take the substance across the membrane. Energy (e.g. ATP) is needed and the substance is moved against a concentration gradient, e.g. sodium-potassium pump in animal cells.

Membrane bound enzymes

Active sites

Enzymes Proteins that are enzymes can be embedded in the membrane in a series or system with the active sites exposed to the aqueous solution. A sequence of reactions in a metabolic pathway can occur, e.g. ATP synthase in aerobic respiration.

Attachment to adjacent cells

Tight junction

Integral proteins can bind to proteins from adjacent cells, e.g. forming tight junctions.

Cell identification

Glycoprotein

Recognition site Some glycoproteins in plasma membranes are detected by recognition sites on proteins of other cells. The glycoproteins act as identification indicators.

Hormone binding sites Hormone Integral proteins have a binding site for a specific hormone. The hormone triggers a response in the cell.

253 Answers

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 23: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.1.18 Sodium ion channel state A shows the closed gate conformation of the transport protein. It is maintaining the resting potential with the sodium unable to enter. Sodium ion channel state B shows the open gate conformation allowing the sodium ions to move into the cell by facilitated diffusion down the concentration gradient. The diagram shows the gating of the sodium ion channel.

1.1.1.19 Active transport is the movement of substance across a membrane against a concentration gradient or electrochemical gradient using energy (ATP). It can involve carrier proteins.

1.1.1.20 Many animal cells have a sodium-potassium pump where sodium ion (Na+) are exchanged for potassium ions (K+). The sodium-potassium pump is involved with maintaining the electrochemical gradient, e.g. in nerve cells. When the sodium-potassium pump pumps sodium out of the cell and potassium into the cell the interior of the cell becomes negative and the exterior becomes positive, e.g. to return a nerve cell to the resting state. Protein pumps only transport a particular substance in a specific direction across the membrane.

1.1.1.21

1.1.2.1 Cytosis is the passage of large ‘packages’ of material across the membrane.

1.1.2.2 A vesicle is a sac made of membrane that contain various substances.

1.1.2.3 Exocytosis is the process when vesicles inside the cell fuse with the cell membrane and the contents of the vesicle are secreted from the cell.

1.1.2.4 Endocrine glands are ductless glands that secrete hormones, e.g. thyroid gland secretes thyroxine and the adrenal glands secrete adrenaline whereas exocrine glands secrete into ducts that lead to an epithelial surface, e.g. sweat glands secrete sweat onto the skin and mammary glands secrete milk.

1.1.2.5 Free ribosomes are found unattached in the cytosol and produce proteins that function within the cytosol. While bound ribosomes are attached to the nuclear membrane or to endoplasmic reticulum and produce proteins that will become part of the plasma membrane or will be bound within another organelle, e.g. lysosome or will be packaged for secretion.

Diagram What is happening

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Cells maintain a high Na+ outside and low Na+ concentration inside a cell and a high K+ concentration inside a cell and low K+ outside the cell. In the cell membrane carrier proteins have two states. From inside the cell Na+ ions from the cytoplasm can fit into the carrier protein and binds to the sodium-potassium pump.

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Na+ binding with the carrier proteins stimulates the chemical reaction phosphorylation using ATP and a phosphate group is attached to the protein. ADP is released.

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

Phosphorylation makes the protein change shape causing the Na+ to be released outside the cell. This is active transport of Na+ across the cell membrane from the cytoplasm to the extracellular fluid.

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

A K+ ion from outside the cell binds to the carrier protein.

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

The carrier protein now has a form that fits K+ rather than Na+. Facilitated diffusion occurs as no energy is used in the transport across the plasma membrane.

Outsidecell

[Na+] high[K+] low

+ ATP P

P PP

PADP

Insidecell

Outside cell

Na+

K+

K+

K+

Na+

Na+

The phosphate group is released from the carrier protein causing the carrier protein to release K+ into the cytoplasm and the protein reverts back to its other state.

254Answers

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 24: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.2.6 Endoplasmic reticulum (ER) is a large network of membranes throughout the cell. Rough ER has ribosomes on its outer surface membrane and is involved in protein secretion whereas smooth ER does not have ribosomes on its outer surface membrane and is involved in the synthesis and secretion of lipids including steroid hormones.

1.1.2.7

1.1.3.1 Endocytosis is the process where a cell takes in macromolecules by forming vesicles from the plasma membrane. Endocytosis requires an energy input and is a form of active transport.

1.1.3.2 Endocytosis is needed as the materials are large and cannot move across the plasma membrane by diffusion or with the assistance of carrier or channel proteins.

1.1.3.3 Pinocytosis and phagocytosis are two types of endocytosis. Pinocytosis is a type of endocytosis in which the cell takes in extracellular fluid and its dissolved solutes and can occur by invagination of the plasma membrane or by the formation of vesicles at the base of a pinocytic channel. Whereas phagocytosis is a type of endocytosis where large, particulate substances are taken into a cell and can occur by invagination of the plasma membrane or by the formation of pseudopods.

1.1.3.4

1.1.3.5 Receptor mediated endocytosis involves the receptor proteins on the cell surface membrane. The particle to be taken in binds to a receptor site in a ‘lock and key’ manner. After binding the area forms an invagination that will become a vesicle that moves further inside the cell. Cholesterol travels in the blood as low density lipoproteins (LDLs) and specific LDL receptor sites on cell membranes allow cholesterol to be taken into a cell by receptor mediated endocytosis.

Diagram What happens at:

Nucleus

Vesiclereleased

Vesicle releasescontents

Plasmamembrane

Roughendoplasmicreticulum

Freeribosome

Transportvesicle

Cis Golgi

Vesicle fuseswith membrane

Ribosomes carry out protein synthesis in gene expression. They produce polypeptide chains on rough endoplasmic reticulum (rER).

Endoplasmic reticulum forms a large network of membranes throughout the cell. Rough endoplasmic reticulum is continuous with the outer membrane of the nuclear envelope. The new protein formed at the ribosome enters the lumen of the rER and is sectioned off to form a vesicle. Glycoproteins that have carbohydrates attached to the protein are formed here. The transport vesicle separates and travels though the cytoplasm to a Golgi apparatus.Smooth endoplasmic reticulum produces lipids, e.g. oils, phospholipids and steroids.

Golgi apparatus is a stack of flattened sacs. The transport vesicle from the rER joins with the cis face which is the convex side of the Golgi apparatus and its contents are added to the lumen. As the product travels from the cis to the trans sides of the Golgi apparatus it is modified, e.g. Golgi enzymes modify the carbohydrates of the glycoproteins. Small vesicles bud off from the ends of the stacks.

Plasma membrane – the transport vesicles from the Golgi apparatus travel to and fuse with the plasma membrane. The product is secreted in exocytosis.

Solid material

Liquid or finelydivided solid

Solid enclosedby pseudopodia, e.g. Amoebafeeding

Invagination of plasma membrane,e.g. white blood cell

Vesicles form at baseof pinocytic channel

Invagination ofplasma membrane,e.g. liver cells

Phagocytosis Pinocytosis

255 Answers

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4

Page 25: VCE BIOLOGY UNITS 3 AND 4 - Sciencepress · Dot Point VCE Biology Units 3 and 4 3 Unit 3 How Do Cells Maintain Life? AREA OF STUDY1. 1.1 Plasma membranes. 1.1.1 The fluid mosaic model

1.1.3.6 Small section of the plasma membrane forms a pocket → pocket sinks deeper into the cell → membrane pinches in to form a vesicle → vesicle is separated from the plasma membrane.

1.1.3.7

1.2.1.1 A nucleic acid is a polymer composed of many nucleotide monomers that encode instructions for the synthesis of proteins in cells and through the actions of proteins for all cellular activities.

1.2.1.2 Nucleic acids are very important as they not only make up the genetic material of all living things as well as of viruses and transmit hereditary information but by determining protein synthesis they determine the structure, function and activities of cells.

1.2.1.3 Nucleic acids include DNA and RNA.

1.2.1.4 A nucleotide is a three-part molecule consisting of a pentose sugar covalently bonded to a nitrogenous base and a phosphate group.

1.2.1.5

1.2.2.1 A proteome is a full protein set that is encoded in a genome that can be expressed by a cell, tissue or organism.

1.2.2.2 Proteomics is the study of proteomes and their functions in large scale investigations of the biochemistry and genetics of gene products.

1.2.2.3 As each person has a unique DNA sequence, the proteins produced by that sequence will form a unique set of products – a unique proteome. Different types of cells will make different proteins and have different proteomes. A study of proteomes shows significant similarities in the proteomes of different species.

1.2.2.4 Proteins are long complex polymers built from linear sequences of amino acids joined together by peptide bonds in polypeptide chains.

1.2.2.5 20 kinds of amino acids are commonly found in polypeptides.

1.2.2.6 Since amino acids can react with each other by condensation with the amino group of one amino acid reacting with the carboxyl group of another to form a peptide bond, there are many possible sequences of amino acids that will form a huge range of polypeptides. The polypeptide will have a repeating sequence that forms the backbone of the molecule and the different side chains of each amino acid give each polypeptide its particular structure and functionality.

1.2.2.7 Polypeptides are synthesised in cells on ribosomes.

1.2.2.8 Basic components of an amino acid.

Feature Endocytosis Exocytosis

Diagram

Substance

Cell Cell

Substance

Definition Cell takes up substances by surrounding it with membrane. Substances are released from the cell when vesicles fuse with the membrane.

How it affects the plasma membrane

During endocytosis the membrane changes shape, infolds and encloses substance to be taken into the cell, e.g. substance is highly polar or too large to enter by other means.

During exocytosis the membrane fuses with the vesicle, changes shape and expels the substance. Vesicles are created by rER and then modified by Golgi apparatus. The fluidity of the membrane allows the phospholipids from the vesicle to combine with the plasma membrane to form the new membrane that includes the phospholipids from the vesicle.

Nucleotide

Sugar Nitrogenous bases Phosphate

Ribose Deoxyribose

Adenine (A) Guanine (G)

Purine Pyrimidine

HOCH2 O

HO OH

OH HOCH2 O

HO

OH

Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U)

CHHC

N

NHN

NCN

C

C HCN

NCH

CH

CH

P−O OH

O−

O

CHX

COOH

NH2

256Answers

Science Press

Dot Point VCE Biology Units 3 and 4