Search for notes by fellow students, in your own course and all over the country.

Browse our notes for titles which look like what you need, you can preview any of the notes via a sample of the contents. After you're happy these are the notes you're after simply pop them into your shopping cart.

My Basket

You have nothing in your shopping cart yet.

Title: Biology AS AQA Unit 1 Notes
Description: AS Notes for Unit 1 of the AQA Biology A Level course

Document Preview

Extracts from the notes are below, to see the PDF you'll receive please use the links above


UNIT 1

BIOLOGICAL MOLECULES

Many  molecules  in  biology  are  large  and    known  as  polymers
...
   
-­‐Lipids,  however,  are  not  polymers  because  they  are  made  up  
of  3  fa>y  acids  and  1  glycerol;  fa>y  acids  and  glycerol  are  not  
similar  therefore  lipids  are  not  polymers
...
   
Polymers  are  broken  down  into  their  consAtuent  monomers  in  
hydrolysis,  which  involves  the  addi)on  of  water
...
   

Carbohydrates
All  carbohydrates  contain  carbon,  hydrogen  and  oxygen
...
   
Glucose  can  take  a  number  of  different  shapes
...
 Each  isomer  has  the  same  chemical  
formula,  but  different  structural  formula
...
   
There  are  2  main  forms:  alpha  glucose  and  beta  glucose
...
 Alpha  glucose  molecules  
combine  to  form  starch,  whilst  beta  glucose  combines  to  
form  cellulose
...
 This  is  called  a  condensaBon  reacBon  and  
involves  the  loss  of  a  water  molecule
...
 
Disaccharides  typically  have  the  formula:  
C12H22O11  

Polysaccharides  

Many  monosaccharides  units  can  join  together  by  glycosidic  bonds  to  
form  a  polysaccharide
...
   
Large  molecules  of  repeaAng  units  are  called  polymers,  each  unit  are  
called  monomers
...
   
•  A  condensaAon  reacAon  between  the  hydroxyl  group  of  a  carbon  1  
of  one  monosaccharide  and  carbon  4  on  the  other  results  in  a  
bond  called  the  1-­‐4  glycosidic  bond
...
 

Test for reducing sugar
All  monosaccharides  and  some  disaccharides  (eg  maltose)  are  reducing  
sugars
...
   
Benedict’s  reagent  is  an  alkaline  solu)on  of  copper  (II)  sulfate
...
   
The  test  is  carried  out  as  follows:  
Ø  Add  2cm3  of  the  food  sample  to  be  tested  to  a  test  tube
...
 
Ø  Add  an  equal  volume  of  Benedict’s  reagent
...
   
Ø  Blue  à  Brick  red  
Benedict’s  test  has  a  semi-­‐quanBtaBve  nature
...
   
Different  concentra)ons  of  reducing  sugars  give  different  colours
...
 In  order  to  detect  a  
non-­‐reducing  sugar  it  must  first  be  broken  down  into  its  monosaccharide  components  
by  hydrolysis
...
 
Ø  Add  2cm3  of  the  food  sample  being  tested  to  2cm3  of  Benedict’s  reagent,  and  
heat  in  a  boiling  water  bath  for  5  minutes
...
   
2)  
Ø  Add  another  2cm3  of  the  food  sample  to  2cm3  of  dilute  hydrochloric  acid  in  a  test  
tube  and  place  the  test  tube  in  a  boiling  water  bath  for  5  minutes
...
   
Ø  Slowly  add  some  sodium  hydrogencarbonate  to  neutralise  the  hydrochloric  acid
...
   
Ø  Re-­‐test  the  resulAng  soluAon  by  hea)ng  it  with  2cm3  of  Benedict’s  reagent  in  a  
boiling  water  bath  for  5  minutes
...
   

Starch
Starch  is  a  polysaccharide  formed  from  alpha  glucose  units
...
   
In  amylose,  the  units  are  linked  mainly  by  1-­‐4  glycosidic  bonds  which  
form  unbranched  chains,  giving  it  a  coil  structure
...
 AmylopecAn  is  good  for  plants  because  by  
having  a  branched  structure,  it  is  easier  to  access  the  glucose  
monomers  as  an  energy  source
...
 
²  Starch  is  compact  due  to  its  coil  structure,  making  it  ideal  for  
storage
...
 If  starch  is  present,  
orange  brown  à  black  

Glycogen
Glycogen  is  also  a  storage  polysaccharide,  parAcularly  
abundant  in  liver  and  muscle  cells
...
 This  makes  glycogen  less  
dense  and  more  soluble  than  starch
...
 This  is  reflected  
in  the  higher  metabolic  rate  in  animals  compared  with  
plants
...
   

Cellulose
Cellulose  is  a  tough,  structural  polysaccharide
...
 
Cellulose  is  completely  permeable;  it  allows  water  
and  dissolved  substances  to  enter  and  leave  plant  
cells  freely
...
   
Unlike  starch  and  glucose,  cellulose  cannot  be  
hydrolysed  easily
...
   

Lipids
Lipids  all  contain  carbon,  hydrogen  and  oxygen,  but  the  proporAon  of  
oxygen  to  carbon  and  hydrogen  is  smaller  than  in  carbohydrates
...
   
The  main  groups  are  triglycerides  and  phospholipids
...
 Other  roles  include:  
•  Energy  source-­‐  when  oxidised,  lipids  provide  more  energy  than  the  
same  mass  of  carbohydrates
...
   
•  InsulaBon-­‐  fats  are  slow  conductors  of  heat  and  when  stored  
beneath  the  body  surface  help  to  retain  body  heat
...
   
Fats  are  solid  at  room  temperature,  whereas  oils  are  liquid
...
 Each  fa>y  acid  forms  an  ester  bond  with  a  
glycerol  in  a  condensa)on  reac)on
...
   
As  the  glycerol  molecule  in  all  lipids  is  the  same,  the  
difference  comes  from  the  faWy  acid  molecules
...
 If  there  is  no  
carbon-­‐carbon  double  bond,  the  fa>y  acid  is  saturated
...
 If  
there  is  more  than  one  double  bond,  it  is  poly-­‐
unsaturated
...
 
Whereas  faWy  acid  molecules  repel  water  (hydrophobic),  
phosphate  molecules  aWract  water  (hydrophilic)
...
   

Test  for  lipids-­‐  Emulsion  test  
1
...
 
2
...
 
3
...
 
4
...
   

Proteins
Amino  acids  

All  amino  acids  have  an  amino  group  (-­‐NH2)  and  a  
carboxyl  group  (-­‐COOH),  as  shown  in  their  general  
structure
...
   
The  R  group  is  different  for  each  of  the  20  amino  
acids,  and  it  determines  the  specific  properAes  of  a  
given  amino  acid
...
   

PepBde  bonds  join  amino  acids  together
...
 Further  amino  acids  join  
together  to  form  a  polypep)de  chain
...
   
The  specific  sequence  of  amino  acids,  controlled  by  DNA  
code,  will  determine  which  protein  will  be  formed
...
 
In  order  for  any  protein  to  carry  out  its  specific  funcAon,  
it  must  contain  the  correct  amino  acids  arranged  in  a  
precise  order
...
   
It  will  be  this  sequence  of  amino  acids  that  determines  
the  secondary  and  ter)ary  structure  formed,  and  hence  
the  func)on  of  the  protein
...
   
This  coiling  or  folding  is  the  protein’s  secondary  
structure
...
     

Tertiary structure
The  terBary  structure  refers  to  the  overall  3-­‐D  shape  of  a  polypep)de  chain
...
 Proteins  are  classified  into  
two  main  groups  of  the  basis  of  their  terAary  structure:  
Ø  Fibrous  proteins  consist  of  parallel  polypep)de  chains,  cross  linked  at  intervals  to  
form  long  fibres  or  sheets
...
 Eg:  
collagen,  keraAn  
Ø  In  Globular  proteins,  the  polypepAde  chains  are  )ghtly  folded  to  form  a  spherical  
shape
...
 Eg:  enzymes,  anAbodies  and  hormones
...
 The  
shape  is  maintained  by  various  bonds:  
• 
Hydrogen  bonds-­‐  very  common,  very  weak  
• 
Ionic  bonds-­‐  rela)vely  weak  bonds  between  nega)vely  &  posi)vely  charged  parts  
• 
Disulfide  bonds-­‐  covalent  bonds  between  two  sulfur  atoms
...
 These  are  very  weak
...
   

Quaternary Structure
Many  proteins  consist  of  more  than  one  
polypepBde  chains  chemically  bonded  together
...
   
The  same  three  bonds  are  present:  
•  Hydrogen  bonds  
•  Ionic  Bonds  
•  Disulphide  bonds  

Eg:  haemoglobin  has  four  polypepAde  chains  and  
four  non-­‐protein  haem  groups
...
   
Before  cell  fracAonaAon,  the  Assue  is  placed  in  a  cold,  
isotonic  buffered  soluAon  for  the  following  reasons:  
Ø  Cold-­‐  to  reduce  enzyme  ac)vity  that  might  break  
down  the  organelles  
Ø  Isotonic-­‐  to  prevent  organelles  burs)ng  or  shrinking  as  
a  result  of  osmo)c  gain  or  loss  of  water  
Ø  Buffered-­‐  to  maintain  a  constant  pH  

There  are  two  stages  to  cell  fracAonaAon  
 
HomogenaBon  
Ø  Cells  are  broken  up  by  a  homogeniser
...
   
Ø  The  heaviest  organelle,  the  nuclei,  are  forced  to  the  boWom  of  the  
tube  where  they  form  a  pellet
...
 
•  One  layer  of  phospholipids  has  its  hydrophilic  heads  poinAng  
inwards  
•  The  other  layer  of  phospholipids  has  its  hydrophilic  heads  poinAng  
outwards  
•  The  hydrophobic  tails  point  into  the  centre  of  the  membrane  
Lipid  soluble  material  moves  through  the  membrane  via  the  
phospholipid  porAon
...
 
They  are  embedded  in  the  phospholipid  bilayer  in  two  main  ways:  
•  Extrinsic  proteins  occur  either  on  the  surface  of  the  bilayer  or  only  partly  
embedded  in  it,  but  they  never  extend  completely  across  it
...
 Some  act  as  
carriers  to  transport  water-­‐soluble  materials,  while  others  are  enzymes
...
 This  
gives  the  membrane  a  flexible  structure  that  is  
constantly  changing  in  shape  
•  Mosaic  because  the  proteins  embedded  in  the  
phospholipid  bilayer  vary  in  shape,  size  and  
paWern  

DIGESTION

The digestive system
1) 
2) 
3) 
4) 

5) 

IngesBon-­‐  solid  food  is  taken  into  the  
mouth
...
 Gives  food  a  
larger  surface  area  for  enzymes  to  act  
upon  
Chemical  digesBon-­‐  hydrolysis  of  large  
parAcles  into  smaller  ones,  allowing  them  
to  be  absorbed
...
 Blood  
transports  molecules  into  cells
...
 
AssimilaBon
...
 The  use  of  the  
absorbed  molecules  is  either  to  build  
other  molecules,  or  in  respira)on  

Villi and Microvilli
Glucose  is  absorbed  through  the  walls  of  the  small  intes)ne,  
which  is  folded  and  possess  finger-­‐line  projecAons  called  villi,  
which  have  smaller  foldings  called  microvilli
...
 
Ø  Able  to  move,  so  able  to  maintain  a  diffusion  gradient
...
   

Glucose-sodium co-transport
The  actual  mechanism  by  which  glucose  is  absorbed  is  an  example  of  
co-­‐transport,  as  two  molecules  are  involved
...
   
1
...
 This  takes  place  on  
carrier-­‐proteins  found  on  the  cell  membrane  of  the  epithelial  
cells
...
  There  is  now  a  higher  concentra)on  of  sodium  ions  in  the  lumen  
of  the  intesAne  than  inside  the  epithelial  cells
...
  The  sodium  ions  diffuse  into  the  epithelial  cells  down  a  
concentraAon  gradient  through  a  co-­‐transport  carrier  protein  in  
the  cell  surface  membrane
...
 
4
...
   

Digestion
In  humans,  digesAon  takes  place  in  two  stages;  physical  and  chemical  
digesAon
...
 This  also  provides  a  large  surface  area  for  
chemical  diges)on
...
   
Chemical  digesBon  
Chemical  digesAon  breaks  down  large,  insoluble  molecules  into  
smaller,  soluble  ones
...
   
Carbohydrases  break  down  carbohydrates
...
 Amylase  
hydrolyses  glycosidic  bonds  of  the  starch  molecule  to  produce  the  disaccharide  
maltose
...
   
This  process  takes  place  as  follows:  
• 
Food  is  taken  into  the  mouth  and  chewed
...
   
• 
Saliva  enters  the  mouth,  which  contains  salivary  amylase
...
   
• 
The  food  is  swallowed  and  enters  the  stomach,  which  is  acidic
...
 
• 
Aaer  a  Ame,  the  food  is  passed  into  the  small  intes)ne,  where  it  is  mixed  with  
secreAons  from  the  pancreas  called  pancreaBc  juice
...
 Hydrogencarbonate  ions  are  secreted  by  
the  pancreas,  which  neutralise  the  stomach  acid
...
 
• 
Muscles  in  the  intesAne  create  peristal)c  waves  which  moves  the  food  along  the  
small  intesAne
...
   

Lactose intolerance
Lactose  intolerant  people  do  not  produce  the  enzyme  lactase,  so  cannot  hydrolyse  
lactose  into  glucose  and  galactose
...
   
If  you  have  high  amounts  of  lactose,  it  will  causer  the  lowering  of  the  water  poten)al  
in  the  small  intesAne,  so  the  cells  lining  the  small  intesAne  will  have  a  higher  water  
poten)al,  so  water  will  move  out  of  the  cells  lining  the  intesAne  into  the  lumen,  
causing  water  to  move  out  of  blood  by  osmosis  into  cells,  then  lumen
...
 
TesAng  for  lactose  intolerance:  
1
...
  Monitor  blood  glucose  levels  
3
...
 
4
...
   
 

ENZYMES

Enzymes  are  globular  proteins  which  act  as  catalysts
...
   
Enzymes  do  not  make  reacAons  happen,  they  simply  alter  the  speed  of  
the  reacAons  that  already  occur
...
 
•  The  energy  of  the  products  must  be  less  than  that  of  the  
substrates
...
 The  
minimum  amount  of  energy  needed  to  ac)vate  the  reac)on  is  
called  the  acBvaBon  energy
...
 In  this  way,  
enzymes  allow  reacAons  to  take  place  at  a  lower  temperature  than  
normal
...
 
Consequently,  an  enzyme  reduces  the  ac)va)on  energy  of  the  
reacAon  it  catalyses
...
 Their  
molecules  have  a  very  precise  shape  (terBary  
structure)  which  includes  an  ac)ve  site
...
 The  
substrate  has  a  complementary  shape  to  the  
acAve  site
...
 
Once  the  complex  is  formed,  the  enzyme  then  
helps  change  the  substrate
...
 This  explains  why  
enzymes  are  specific  and  why  any  change  in  acAve  
site  shape  alters  its  effecAveness
...
 
The  acAve  site  is  able  to  change  its  shape  to  enfold  the  
substrate  molecule
...
 The  shape  of  
the  enzyme  is  affected  by  the  shape  of  the  substrate
...
 This  
makes  the  substrate  less  stable,  reduces  its  poten)al  
energy  and  thus  lowers  the  ac)va)on  energy  of  the  
reacAon
...
   
The  flexible  enzyme  then  returns  to  its  original  shape,  
ready  to  bind  with  the  next  substrate  molecule  

Active site
The  terBary  structure  of  the  enzyme  protein  is  
vital  for  the  formaAon  of  the  3D  structure  of  
ac(ve  sites
...
   
The  enzyme’s  acAve  site  is  a  specific  shape  into  
which  only  one  type  of  structure  that  is  a  
complementary  shape  can  fit
...
 
Enzyme  concentraBon  
The  rate  of  enzyme-­‐catalysed  reacAon  increases  as  enzyme  concentra)on  increases  
unAl  it  reaches  a  maximum  rate,  aaer  which  the  enzymes  will  be  in  excess  so  there  will  
be  more  empty  ac)ve  sites
...
 Increasing  the  temperature  increases  the  kine)c  
energy  of  the  reacAons
...
   
Above  the  opAmum  temperature,  the  increased  energy  causes  bonds  that  maintain  
the  enzyme’s  shape  to  break,  so  enzyme  becomes  denatured
...
 Within  this  range  there  will  be  
an  opBmum  pH  at  which  ac)vity  is  greatest
...
   

Inhibitors
Many  substances  can  interfere  with  enzymes,  reducing  or  
even  completely  destroying  their  acAon
...
   
Reversible  inhibitors  generally  bind  to  the  enzyme  with  
weak  bonds  such  as  hydrogen  bonds  which  are  easily  
broken
...
 
Irreversible  inhibitors  a>ach  to  an  enzyme  with  strong  
covalent  bonds  which  are  difficult  to  break  without  
damaging  the  enzyme
...
   

A  compeBBve  inhibitor  of  a  parAcular  enzyme  has  
a  shape  resembling  the  enzyme’s  normal  
substrate
...
 If  the  inhibitor  occupies  the  site,  it  
prevents  the  enzyme  from  combining  with  its  
substrate
...
   
 
 
A  non-­‐compeBBve  inhibitor  does  not  a>ach  to  
the  acAve  site,  but  binds  with  the  enzyme  at  
another  site
...
   

GASEOUS EXCHANGE SYSTEM

A  gaseous  exchange  system  is  used  to  exchange  
oxygen  and  carbon  dioxide  between  air  and  the  
blood
...
   
For  gaseous  exchange  to  happen,  there  must  be  
a  con)nual  flow  of  air  into  and  out  of  the  lungs
...
   
 

Alveoli
The  lungs  consist  of  microscopic  sacs  called  alveoli
...
 The  alveoli  have  the  following  adaptaAons:  
Ø  A  large  surface  area  to  volume  raBo-­‐  to  speed  up  the  rate  of  exchange
...
 The  alveoli  have  only  a  single  layer  of  epithelial  cells  and  the  blood  
capillaries  have  only  a  single  layer  of  endothelial  cells
...
 
Ø  There  is  rapid  movement  of  environmental  medium,  eg  air  to  maintain  a  
diffusion  gradient
...
   
Ø  There  is  rapid  movement  of  the  internal  medium,  eg  blood  to  maintain  a  
diffusion  gradient
...
   
Being  thin,  the  alveoli  are  easily  damaged  so  are  located  inside  the  organism  for  
protecAon
...
 Around  each  
alveolus  is  a  network  of  pulmonary  capillaries,  so  narrow  that  red  blood  cells  are  
flaWened  against  the  thin  capillary  walls
...
   

The human respiratory system
1
...


3
...

5
...
 Air  entering  via  the  nose  
cavity  is  filtered  by  hairs  in  the  nasal  passages,  warmed  and  moistened  by  cells  in  
the  mucous  membrane  of  the  nasal  cavity
...
 These  membranes  contain  goblet  cells  which  secrete  mucus,  a  slimy  
material  rich  in  glycoproteins
...
 
   The  nasal  and  buccal  caviAes  lead  into  the  pharynx,  a  tube  that  conducts  both  
food  and  air
...
 This  is  a  reflex  acAon  which  prevents  food  from  going  down  the  
trachea
...
 This  single  tube  forms  a  major  
airway
...
 Without  them,  the  trachea  
would  collapse  during  breathing  out,  when  the  external  atmospheric  pressure  is  
higher  than  the  pressure  inside  the  trachea
...
 
   The  trachea  is  lined  with  mucus  membrane  containing  ciliated  epithelium  cells,  
which  have  microscopic  hair  like  extensions  called  cilia
...
 
   The  trachea  subdivides  into  two  main  branches;  the  right  and  lea  bronchus
...
 Small  bronchioles  can  constrict  completely  because  they  lack  carAlage
...
   
For  inhalaBon  (breathing  in)  to  occur,  the  gas  
pressure  in  the  alveoli  must  be  less  than  that  in  
the  atmosphere
...
   

Inhalation (or Inspiration)
Humans  inhale  by  enlarging  the  thoracic  (chest)  cavity,  which  enlarges  the  lungs  as  
well
...
   
• 
During  inhalaAon,  the  external  intercostal  muscles  contract
...
 
• 
The  internal  intercostal  muscles  relax
...
   
• 
The  diaphragm  also  contracts;  the  central  porAon  of  this  muscle  moves  
downwards
...
 Atmospheric  pressure  is  now  greater  than  pulmonary  pressure,  so  air  
is  forced  into  the  lungs
...
 Enlargement  
of  the  thorax  during  inhalaAon  stretches  the  )ssues  of  
the  thorax  and  lings,  which  recoil  naturally  during  
exhalaAon
...
   
•  The  ribs  move  downwards  and  inwards,  decreasing  
the  volume  of  the  thorax
...
 
The  pulmonary  pressure  is  now  greater  than  that  of  the  
atmosphere,  and  so  air  is  forced  out  of  the  lungs
...
   
• 
The  volume  of  air  breathed  in  or  
out  of  the  lungs  per  breath  is  
called  the  Bdal  volume
...
   
• 
The  volume  of  air  remaining  in  
the  lungs  at  the  end  of  a  
maximal  expira)on  is  called  the  
residual  volume
...
   
 
The  rate  at  which  a  person  breathes  is  called  the  venBlaBon  rate,  or  
pulmonary  venBlaBon
...
 Cardiac  
muscle  is  myogenic-­‐  its  contrac)on  is  ini)ated  by  
the  muscle  itself,  rather  than  by  nervous  impulses
...
   
The  heart  is  divided  into  a  lec  side  and  a  right  side  
separated  by  a  septum
...
   
Each  side  of  the  heart  has  two  chambers;  an  atrium  
which  receives  blood  from  the  veins  and  a  ventricle  
which  pumps  blood  into  the  arteries
...
 As  the  atria  fill,  the  pressure  within  them  rises,  pushing  open  the  
atrioventricular  valves  and  allowing  the  blood  to  pass  into  the  ventricles
...
 
The  relaxaAon  of  the  ventricle  wall  reduces  the  pressure  within  the  ventricle,  
causing  the  pressure  of  the  ventricles  to  be  lower  than  the  pressure  of  the  aorta  
and  pulmonary  arteries
...
 

ContracBon  of  the  atria-­‐  atrial  systole  
• 
• 
• 

The  muscle  of  the  atria  walls  contract,  forcing  the  remaining  blood  that  they  
contain  into  the  ventricles
...
   
Muscle  of  the  ventricle  wall  remains  relaxed  

ContracBon  of  the  ventricles-­‐  ventricular  systole  
• 
• 
• 

Aaer  a  short  delay  to  allow  the  ventricles  to  fill  with  blood,  their  walls  contract  
simultaneously
...
   
With  the  atrioventricular  valves  closed,  the  pressure  rises  further,  forcing  open  
the  semi-­‐lunar  valves  and  pushing  blood  into  the  pulmonary  artery  and  aorta
...
 The  wall  of  the  lec  ventricle  has  to  pump  blood  to  
the  extremi)es  of  the  body,  and  so  is  much  thicker  than  that  of  the  right  
ventricle
...
 This  is  a  small  patch  of  Assue  that  
has  its  own  inherent  rhythm  of  contrac)on
...
   
The  SA  node  is  someAmes  called  the  pacemaker  because  it  determines  the  rate  of  
contracBon  of  the  rest  of  the  cardiac  muscle
...
   The  SA  node  generates  a  wave  of  electrical  impulses  called  the  cardiac  impulses  
over  the  atria,  causing  the  atria  to  contract
...
   When  the  wave  reaches  the  juncAon  between  the  atria  and  ventricles,  they  are  
delayed  by  the  atrioventricular  septum  (a  layer  of  non-­‐conduc)ng  )ssue)
...
   
3
...
   
4
...
   
5
...
   
6
...
 
7
...
 This  ensures  
that  all  parts  of  the  ventricles  contract  more  or  less  simultaneously
...
 It  
then  gradually  falls,  but  
never  below  12kPa  
because  of  the  elas)city  
of  its  wall,  which  
creates  a  recoil  acBon
...
   
It  is  highest  when  they  
are  contrac)ng,  but  
drops  when  the  lea  
atrioventricular  valve  
closes  and  its  walls  
relax
...
   
The  lea  atrioventricular  
valves  close  and  pressure  
rises  drama)cally  as  the  
thick  muscular  walls  of  the  
ventricle  contract
...
 Pressure  
falls  as  the  ventricles  empty  
and  the  walls  relax  
Ventricular  volume  rises  
as  the  atria  contract  and  
the  ventricles  fill  with  
blood,  and  then  drops  
suddenly  as  blood  is  
forced  out  into  the  aorta  
when  the  semilunar  
valve  opens
...
 

Valves in the control of blood flow
Valves  in  the  cardiovascular  system  are  designed  so  that  they  open  whenever  
the  difference  in  blood  pressure  either  side  of  them  favours  the  movement  of  
blood  in  the  required  direc)on
...
 
Ø  Atrioventricular  valves  between  the  atrium  and  the  ventricle  prevent  
backflow  of  blood  when  contrac)on  of  the  ventricles  means  that  
ventricular  pressure  exceeds  atrial  pressure
...
   
Ø  Semi-­‐lunar  valves  in  the  aorta  and  pulmonary  artery
...
 
Ø  Pocket  valves  in  veins  that  occur  throughout  the  venous  system
...
   

DISEASE

Cholera
Caused  by:  A  water-­‐borne  bacterium  called  Vibrio  Cholerae  that  produces  a  
toxin  called  choleragen    
Symptoms:  An  acute  intes)nal  infec)on
...
 This  lowers  water  potenAal  of  the  lumen,  and  causes  water  to  move  
out  of  the  cells  into  the  lumen  and  consequently  out  of  the  blood  from  
capillaries,  into  the  cells  and  lumen
...
 Any  oral  
treatment  rarely  has  )me  to  be  effec)ve  as  it  is  
flushed  from  the  intesAnes  by  diarrhoea
...
   

Pathogens  are  disease  causing  microbes    
The  first  thing  a  pathogen  needs  to  do  is:  
•  Gain  entry  to  the  host  
•  Resist  the  defences  of  the  host  
•  Colonise  )ssues  of  the  host  
•  Cause  damage  to  the  host  
They  cause  damage  by:  
-­‐Producing  toxins
...
 If  created  inside  the  bacteria,  these  are  endotoxins  
and  are  only  released  upon  death  of  the  cell  
-­‐Damage  (ssue  or  cells  of  the  host  
It  is  the  transmission  of  microbes  that  causes  diseases  

Koch’s postulates
•  The  same  microorganism  must  be  found  in  all  
cases  of  the  disease  
•  It  must  be  possible  to  isolate  the  suspected  
microorganism  from  the  diseased  host  and  
grow  it  in  a  pure  culture  
•  It  must  be  possible  to  isolate  the  same  
microorganism  from  an  experimentally  
infected  animal  

Entry into the body
Microorganisms  may  enter  the  body  via:  
-­‐>The  gas  exchange  system  
-­‐>The  digesBve  system  
To  help  prevent  entry  of  the  pathogens,  the  body  
has  a  number  of  natural  defenses  which  include:  
-­‐A  mucous  layer  that  covers  exchange  surfaces  and  
forms  a  thick  s)cky  barrier  that  is  difficult  to  
penetrate  
-­‐Enzymes  which  break  down  pathogens  
-­‐Stomach  acid  which  kills  microorganisms    

Non-­‐specific  response:  
-­‐Response  is  the  same  for  all  pathogens  
-­‐Present  since  birth  
-­‐Does  not  provide  long  las)ng  immunity  
-­‐Provides  an  immediate  response  
Eg:  InflammaAon,  swelling,  temperature  rise  
 
The  non-­‐specific  response  includes  physical  barriers  which  
are  designed  to  prevent  entry  of  the  pathogen,  for  instance  
sweaAng  and  tears
...
 This  is  caused  by  the  leakage  of  plasma  from  the  
capillaries  which  causes  swelling
...
 This  involves  the  recogni)on  of  specific  an(gens
...
 The  immune  system  is  normally  tolerant  of  the  
body’s  own  an)gens-­‐  self  anBgens
...
   
 
The  defensive  reacAon  of  this  system  makes  up  the  immune  response
...
 If  we  come  in  contact  with  these  pathogens,  
we  will  not  have  the  specific  memory  cells  to  
produce  an  immediate  response  and  so  we  will  get  
symptoms  while  we  wait  for  the  correct  B  cell  to  be  
ac)vated
...
 This  process  is  called  
phagocytosis
...
   
1)  The  phagocyte  is  a>racted  to  the  pathogen  by  chemoagractants  
(chemical  products  of  the  pathogen)
...
   
2)  The  phagocyte  binds  to  the  pathogen
...
   
4)  Lysosomes  within  the  phagocyte  migrate  towards  the  vesicle  and  fuse  
with  it  
5)  The  lysosomes  release  lyBc  enzymes  into  the  phagosome,  where  they  
break  down  the  bacterium
...
   

Response to non-self antigens
White  blood  cells  called  lymphocytes  will  respond
...
 They  produce  specific  
an)bodies  for  the  non-­‐self  anAgens
...
   
T  lymphocytes  are  produced  in  the  bone  marrow  and  
mature  in  the  thymus  gland  

Cell-mediated immunity
T  lymphocytes  respond  to  an  organism’s  own  cells  that  have  
been  invaded  by  non-­‐self  material
...
   

As  T  lymphocytes  will  only  respond  to  anAgens  that  are  aWached  to  a  
body  cell,  this  type  of  response  is  called  cell-­‐mediated  immunity
...
 All  three  types  of  cell  will  possess  receptors  on  their  
cell  membranes  that  will  be  a  complementary  shape  to  
the  an)gens  they  act  against
...
 These  produce  chemicals  called  cytokines  
that  s)mulate  specific  B  cells  to  divide  and  then  produce  
plasma  cells
...
   
>T  Killer  Cells
...
 They  produce  proteins  that  make  
holes  in  cell  surface  membranes,  meaning  the  cell  becomes  
freely  permeable  to  all  substances  and  dies
...
 These  give  long  las)ng  immunity  to  the  cell    

B Lymphocytes and Humoral Immunity
Each  type  of  B  lymphocyte  possesses  a  specific-­‐shaped  receptor  on  its  
cell  surface  membrane
...
   
ANTIBODIES-­‐  AnAbodies  are  globular  proteins  secreted  by  B-­‐
Lymphocytes  in  response  to  the  presence  of  non-­‐self  an)gens
...
   
AnAbodies  have  four  polypep)de  chains  which  have  a  complementary  
structure
...
   
AnAbodies  possess  anBgen  binding  sites,  which  are  specifically  shaped  
due  to  their  specific  sequence  of  amino  acids
...
   
Each  different  anAbody  will  fit  only  one  complementary  shaped  
an)gen,  forming  an  an)body-­‐an)gen  complex
...
 There  need  
to  be  many  B  Cells  because  pathogens  reproduce  quickly
...
 These  produce  the  anBbodies  with  specific  an)gen  
binding  cites
...
   
-­‐Memory  B  Cells,  which  will  remain  in  the  lympha)c  system  for  
many  years
...
 Therefore,  you  get  no  symptoms  
meaning  you  are  immune  

1)  The  surface  an)gens  of  the  invading  pathogen  are  taken  up  by  B  
Cells
...
 
3)  T  Helper  cells  aWach  to  the  processed  anAgens  on  the  B  cells,  
thereby  acBvaBng  them
...
   
5)  The  cloned  plasma  cells  produce  an)bodies  that  exactly  fit  the  
anAgens  on  the  pathogen’s  surface
...
 This  is  the  primary  immune  response
...
 These  can  respond  to  
future  infec)ons  of  the  same  pathogen  by  dividing  rapidly  and  
developing  into  plasma  cells
...
   

Monoclonal Antibodies
Single  types  of  anAbody  can  be  isolated  and  cloned,  
forming  monoclonal  anBbodies
...
 They  can  
then  acAvate  a  cytoxic  drug
...
 
AcBve  immunity  is  produced  by  s)mula)ng  the  produc)on  of  
an)bodies  by  the  persons  own  immune  system
...
 
-­‐Individuals  may  develop  disease  immediately  acer  vaccina)on,  
but  before  immunity  levels  are  high  enough  to  prevent  it
...
 New  anAgens  may  not  be  
recognized  by  the  immune  system
...
   

Cardiovascular diseases
Atherosclerosis  is  a  thickening  of  the  inner  layers  of  arterial  walls  with  
deposits  of  cholesterol,  fibrous  Assue,  dead  muscle  cells  and  blood  
platelets
...
   
   The  fibrous  Assue  within  an  atheroma  oaen  becomes  calcified  and  
hardened,  contribuAng  to  loss  of  elas)city  of  the  arteries,  known  as  
arteriosclerosis
...
   
If  the  atheroma  breaks  through  the  smooth  endothelial  wall  of  an  
artery  and  penetrates  into  the  lumen,  the  rough  surface  of  a  plaque  
can  trigger  the  formaAon  of  a  blood  clot
...
 It  may  be  large  enough  to  block  an  artery
...
 If  the  weakening  is  
severe  enough,  the  arterial  wall  may  rupture  causing  an  internal  
haemorrhage
...
   
Blockage  or  severe  narrowing  of  one  of  the  
coronary  arteries  that  supplies  the  heart  may  
lead  to  a  “myocardial  infarcBon”
...
   
 

Risk factors
High  blood  pressure:  If  the  arteries  become  narrower  and  hardened  by  
atherosclerosis,  the  blood  pressure  increases  causing  persistent  high  blood  
pressure  called  hypertension
...
 To  resist  
high  blood  pressure,  walls  of  arteries  tend  to  become  thicker  and  may  
harden,  resis)ng  flow  of  blood
...
 
As  such,  it  is  transported  in  the  blood  plasma  by  Any  spheres  of  lipoproteins:  
•  High  density  lipoproteins  remove  cholesterol  from  )ssues  and  transport  
it  to  the  liver  for  excreAon
...
   
Excess  cholesterol  accumulates  in  the  blood,  and  is  unloaded  by  low  density  
lipoproteins  in  the  walls  of  blood  vessels
...
 High  levels  of  saturated  fat  
increase  low-­‐density  lipoprotein  levels
...
 As  disease  
progresses,  fever  and  coughing  up  of  blood  may  occur
...
   
The  body’s  immune  system  responds  and  white  blood  cells  accumulate  at  
the  site  of  infecAon  to  ingest  the  bacteria
...
 This  is  the  primary  infecBon  and  usually  occurs  in  
children
...
 However,  a  few  bacteria  usually  remain
...
 This  is  called  post-­‐primary  tuberculosis  and  typically  occurs  in  adults
...
 The  bacteria  destroy  the  )ssue  of  the  lungs,  resulAng  in  cavi)es  
and  scar  )ssue  where  the  lungs  repair  themselves
...
 Without  treatment,  the  TB  spreads  to  the  rest  of  the  body  and  
can  be  fatal  

1)  Bactria  transmi>ed  in  droplets  
2)  Bacteria  engulfed  by  phagocytes  
3)  Bacteria  encased  in  wall  
4)  Bacteria  are  dormant  
5)  If  immunosupressed,  bacteria  acAvated  
6)  Bacteria  destroy  alveoli/  epithelial  cells  
7)  Leads  to  fibrosis/scar  Assue/  caviAes  
8)  damage  leads  to  less  diffusion  due  to  less  surface  
area  

Pulmonary fibrosis
Pulmonary  fibrosis  arises  when  scars  form  on  the  epithelium  of  the  lungs,  
causing  them  to  become  irreversibly  thickened
...
 In  paAents  
with  fibrosis,  oxygen  cannot  diffuse  into  the  blood  as  efficiently  because  the  
diffusion  pathway  has  been  considerably  lengthened  and  the  volume  of  air  
that  the  lungs  can  hold  has  been  reduced
...
   
The  effects  of  fibrosis  are:  

Ø  Shortness  of  breath-­‐  due  to  considerable  volume  of  the  air  space  within  the  
lungs  being  occupied  by  fibrous  )ssue
...
 The  thickening  also  increases  the  
diffusion  pathway,  so  diffusion  of  oxygen  into  the  blood  is  very  slow
...
 The  body’s  reflex  acAon  is  to  try  to  remove  the  obstruc)on  by  
coughing
...
 
Ø  Weakness  and  faBgue-­‐  reduced  intake  of  oxygen  into  the  blood,  meaning  
release  of  energy  by  cellular  respiraAon  is  reduced,  leading  to  Aredness
...
 Some  of  the  most  common  
allergens  that  sAmulate  asthma  are:  pollen,  animal  fur  and  faeces  of  house  dust  mite
...
 This  in  turn  has  the  following  
effects:  
–  The  lining  of  these  airways  becomes  inflamed
...
 
–  The  muscle  surrounding  the  bronchioles  contracts  and  so  constricts  the  
airways
...
   
The  symptoms  of  asthma  are:  
Ø Difficulty  breathing,  due  to  the  constric)on  of  the  bronchi  and  bronchioles,  their  
inflamed  linings  and  the  addi)onal  fluid  and  mucus  within  them
...
 
Ø A  Bght  feeling  in  the  chest,  due  to  not  being  able  to  ven)late  the  lungs  adequately  
due  to  constricted  bronchi  and  bronchioles  
Ø Coughing,  the  reflex  response  to  obstructed  bronchi  and  bronchioles  

Emphysema
Healthy  lungs  contain  large  quan))es  of  elas)c  )ssue,  mostly  made  from  the  protein  
elasBn
...
   
In  emphysematous  lungs,  the  elasAn  has  become  permanently  stretched  and  the  
lungs  are  no  longer  able  to  force  out  all  the  air  from  the  alveoli
...
   
As  a  result,  liWle  if  any  gas  exchange  can  occur  across  the  stretched  and  damaged  air  
sacs
...
 If  the  lungs  cannot  be  empAed  of  much  of  their  air,  then  it  is  difficult  to  inhale  
fresh  air  containing  oxygen
...
 
Ø Chronic  cough,  due  to  lung  damage  and  the  body’s  effort  to  remove  damaged  )ssue  
and  mucus  that  cannot  be  removed  naturally  due  to  cilia  on  the  bronchi  and  
bronchioles  being  destroyed
...
   
Smoking  greatly  increases  risk  of  genng  emphysema
...
 Explain  how
...
   
-­‐enters  by  osmosis  from  area  of  high  water  potenAal  to  area  of  low  water  potenAal  
-­‐through  water  channels  
-­‐by  facilitated  diffusion  by  carrier  proteins  
-­‐down  concentraAon  gradient  
-­‐by  acAve  transport  by  carrier  proteins  
-­‐against  concentraAon  gradient  
-­‐using  energy  from  respiraAon  
-­‐by  phagocytosis  engulfing  by  cell  surface  membrane  to  form  vesicle  
-­‐small,  lipid  soluble  molecules  diffuse  through  the  bilayer  by  dissolving  in  it  
 

Describe  and  explain  how  the  lungs  are  adapted  to  allow  rapid  exchange  of  oxygen  between  air  in  the  
alveoli  and  blood  in  the  capillaries  around  them
...
 
• 
Breathing  in  and  out  constantly  venAlates  the  blood,  moving  carbon  dioxide  out  and  oxygen  in,  
thus  maintaining  a  steep  concentraAon  gradient  by  constantly  providing  fresh  oxygen
...
 
• 
There  are  very  many  alveoli  and  they  are  incredibly  small,  meaning  there  is  a  large  surface  area  to  
volume  raAo,  thus  meaning  the  diffusion  pathway  is  shorter  and  there  is  more  room  for  the  
oxygen  to  diffuse  into  the  blood
...
   
 -­‐glucose  moves  in  with  sodium  
-­‐via  carrier  proteins  
-­‐sodium  removed  from  epithelial  cells  by  acAve  transport  
-­‐into  blood  
-­‐MainAaning  low  concentraAons  of  sodium  in  epithelial  cells  
-­‐glucose  moves  into  blood  by  facilitated  diffusion  

Vaccines  protect  people  against  disease
...
 What  does  an  
ORS  consist  of  and  how  does  it  work?    
-­‐Contains  glucose  
-­‐Contains  sodium  
-­‐Co-­‐transport/symport  
-­‐Sodium  and  glucose  taken  up  from  lumen  
-­‐Lowers  water  potenAal  in  cells  
-­‐Water  taken  up  by  osmosis  

Emphysema  reduces  the  efficiency  of  gas  exchange  in  the  lungs
...
   
• 
Alveoli  break  down  and  walls  thicken  
• 
Less  surface  area  for  diffusion  
• 
Loss  of  elasAn    
• 
Alveoli/lungs  cannot  recoil  
• 
Reduced  diffusion  gradient  
• 
Less  oxygen  enters  blood  
• 
Less  respiraAon  and  so  less  energy  released  
 
Describe  how  these  phagocyBc  white  blood  cells  destroy  bacteria
...
 Explain  
how
...
 
Describe  the  transmission  and  course  of  infecBon  of  pulmonary  tuberculosis
...
 Describe  how  the  structure  of  a  cholera  bacterium  is  different
...
 Describe  how
...
 Explain  
how
...
 This  releases  the  organelles  from  the  cell  
-­‐Resultant  fluid  is  then  filtered  to  remove  any  complete  cells  and  large  pieces  of  debris  
-­‐Tube  of  filtrate  placed  in  ultracentrifuge  and  spun  at  low  speed  
-­‐heaviest  organelle  is  forced  to  the  bo>om  where  it  forms  a  pellet  
-­‐fluid  at  top,  supernatant,  is  removed  
 


Title: Biology AS AQA Unit 1 Notes
Description: AS Notes for Unit 1 of the AQA Biology A Level course