Impact of Environmental Factors on Organism's Metabolic Rate and Cellular Health, Study notes of Biology

Download Impact of Environmental Factors on Organism's Metabolic Rate and Cellular Health and more Study notes Biology in PDF only on Docsity! 1  Preview Material for Exam 1 Spring 2008  A lizard and a small rodent of equal mass are placed at a temperature below the thermal neutral zone of the rodent (5ºC) during a  simple experiment on thermoregulation.  The scientist measures the metabolic rate of both organisms in ml O2 consumed/minute.  Unknown to the scientist, there is a leak in the chamber allowing in carbon monoxide, a gas that binds with hemoglobin preventing  the blood cells from carrying oxygen, from a nearby heat exhaust.  A father and his six­year old son took a hike in a mountainous wilderness. During the windy, cold (38 o F) night they sat on a rock  (50 o F) by a bonfire and tried to warm up (their body temperature was 98.6 o F). To get to their bonfire spot, the boy and his father  had to make a long, strenuous hike up the mountain.  You are working in a laboratory studying the effect of various cancer drugs on mammalian cells. You are using an in vitro  (laboratory/test tube) model in which human cells are grown in culture vessels. You are investigating whether a new drug,  “compound X”, is toxic to the cells, and if so, at what levels. The cells can be grown in an isotonic medium containing 5% NaCl  (salt), supplemented with 10% Growth Factor, and grown at either 34°C or 37°C. Even though these cells have a mammalian  origin, they have been removed from the normal temperature feedback loop and no longer regulate their own temperature.  One day, another student in the lab prepares the growth medium with 3% NaCl (salt) and you place it on your cells to get ready for  an upcoming experiment. Shortly after adding this medium, you look at your cells in the microscope and notice that they have  become rounded in appearance (swollen) as opposed to their normally flattened shape.  Your experiments reveal that compound X is a metabolic inhibitor that produces pores (holes) in the inner membrane of  mitochondria, eventually resulting in cell death.  The Coastal Pacific Giant Salamander (Dicamptodon tenebrosus) is the largest terrestrial salamander found in the United States  and Canada, occasionally reaching lengths of 14 inches (35 cm) including the tail. These amphibians occur in or near cold  freshwater streams and mountain lakes in damp forests along the coast in northern California, Oregon, and Washington. Adults  lay their eggs in the cold water and the young hatch after about 6 months.  Hatchlings are typically 3 cm long and spend most of  their time underwater foraging for food.  Young salamanders grow slowly due to the cold water temperatures and typically do not  reach their adult size for several seasons.  These salamanders have a variety of potential predators, including weasels, mink,  mergansers, river otters, water shrews, and trout. Unfortunately, Coastal Pacific Giant Salamanders are suffering from severe  population decline.  Some experts attribute the population decline to human industrial development within salamander habitat.  Relative  to  ocean water  (about  1.6%  solution),  “fresh” water  contains  a much  lower  concentration  of  dissolved  ions  and  salts  (about 0.3% solution). The concentration of dissolved ions and salts in the bloodstream of most fish and other vertebrates (about  0.9% solution) tends to fall somewhere between the two extremes.  As seen on TV:  “Are you poisoning yourself with unavoidable toxins from the food, water, and air you breathe?” So begins the  pitch  for  “Kinoki  Detox  Foot  Pads,”  a  product  that  allegedly  pulls  “toxins”  from  the  body  through  the  soles  of  the  feet.  The  advertisement claims that, for $19.95, one can enjoy a healthier  life  as  the Kinoki  Foot Pads  use  “tree  extracts”  and  “negative  ions” to purge the body of such nasty things as “heavy metals,”  “microscopic parasites,” “chemicals,” and “cellulite.”  A  researcher  suspects  the  foot  pads  to  be  a  scam,  so  she  designs the following experiment: She enlists 20 volunteers, 18­  24 years old, who agree to strictly adhere to a standardized diet  provided by the researcher for a two­week period. She assigns  the volunteers  to  two groups: Group 1 wears  the Kinoki Detox  Foot  Pads  every  night  as  advertised  for  two  weeks;  Group  2  wears  a  simple  cotton  pad  the  same  size  and  shape  as  the  Kinoki  Foot Pads.  The  researcher  takes  a  blood  sample  from  each volunteer at the start and the end of the study, and looks  for changes in mercury, arsenic, and lead.  At  the  conclusion  of  her  study,  the  researcher  summarized  a  portion of her analysis in the figure to the right.