Name: cellular energy from glucose breakdown
Uploaded: 2019-01-29T11:04:45.000Z
Duration: 5 min
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Biology

from-molecules-to-organisms-structures-and-processes

From Molecules to Organisms- Structures and Processes

LS.Bio.3.3

Cellular Respiration

كل ما هو حي يتطلب مصدرا للطاقة لتغذية أنشطته. في النهاية ، مصدر الطاقة هذا هو الشمس. كيف إذن استخدمت الكائنات الحية على الأرض هذه الطاقة؟ كل شيء يبدأ بأجهزة التمثيل الضوئي. هذه الكائنات قادرة على أخذ ثاني أكسيد الكربون والماء ثم استخدام الطاقة التي يتم التقاطها من الشمس كفوتونات لإجبار هذه الجزيئات على التماسك ، مما ينتج الجلوكوز والأكسجين. الجلوكوز هو مفتاح الخطوة الحاسمة التالية ، وهي الخطوة التي تستخدمها جميع الكائنات الحية تقريبا بشكل أو بآخر - التنفس الخلوي. يتم التنفس الخلوي بواسطة الإنزيمات ، إما في غشاء الخلية في بدائيات النوى أو في الميتوكوندريا في حقيقيات النوى. 

يبدأ التفاعل الكيميائي بتكسير الجلوكوز باستخدام الأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء مرة أخرى ، ولكن في هذه العملية ، تنتقل الطاقة التي ذهبت في الأصل إلى جزيء الجلوكوز إلى مكانين جديدين. أحدهما هو توليف ATP ، أو جزيئات أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، وهو مصدر للطاقة يمكن للخلايا استخدامه بسهولة. الباقي يضيع كحرارة. حتى الآن ، كنا نتحدث عن نوع من التنفس الخلوي يستخدم الأكسجين ، ويشار إلى هذا باسم التنفس الهوائي ، لكن بعض الكائنات الحية والخلايا قادرة على التنفس في غياب الأكسجين. وهذا ما يسمى التنفس اللاهوائي. وبدلا من إنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء ، فإن هذه العملية تجعل الإيثانول منتجا ثانويا. التخمير هو مثال على هذا النوع من التنفس. هذه هي الطريقة التي تستطيع بها الخميرة إنتاج الكحول في حاويات محكمة الغلق. يمكننا استخدام أداة تسمى مقياس التنفس لقياس التنفس الهوائي. بكل بساطة ، يقيس هذا الجهاز كمية الأكسجين التي يستخدمها الكائن الحي ، وينبت بذور النباتات في هذه الحالة. تتنفس البذور النابتة ، مما يعني أنه يمكننا أن نتوقع أنها تستهلك الأكسجين وتطلق ثاني أكسيد الكربون. ليس لديهم أجزائهم الخضراء حتى الآن ، لذا فهم لا يقومون بعملية التمثيل الضوئي. 

يستخدم قياس التنفس في مقياس التنفس طريقة ذكية تعتمد على قانون الغاز المثالي ، P في V يساوي n في R في T. P هو ضغط النظام. V هو حجم الغاز. n هو عدد مولات الغاز الموجودة. R هو ثابت الغاز المثالي... و T هي درجة الحرارة المطلقة. باختصار بسيط ، هذا يعني أنه يمكنك معرفة عدد جزيئات الغاز الموجودة في العينة عن طريق قياس حجمها ، بافتراض أنك تعرف الضغط ودرجة الحرارة ، لأن R ثابت. 

تحتوي مقاييس التنفس على هيدروكسيد البوتاسيوم ، الذي يحبس ثاني أكسيد الكربون في شكل صلب مثل كربونات البوتاسيوم. لذلك ، بسبب التنفس الخلوي ، تستهلك البذور الأكسجين الموجود في الأنبوب المغلق ، وتطلق ثاني أكسيد الكربون ، والذي بدوره يحبس كربونات البوتاسيوم. وبالتالي ، مع تقدم التنفس الخلوي ، ينخفض الحجم الكلي للغاز داخل النظام. يمكننا تحديد ذلك عن طريق ربط مقياس التنفس بجهاز يسمى مقياس الضغط. هنا ، عندما تستهلك جزيئات الأكسجين ، ينخفض الضغط داخل حجرة مقياس التنفس ، ويتم سحب سائل ملون داخل أنبوب شعري صغير في اتجاه الضغط المنخفض. يمكننا بعد ذلك تقدير كمية الغاز المتبقية في أنبوب مقياس التنفس عن طريق قراءة القيمة على مستوى مقياس الضغط. يمكن إعداد هذا النظام متعدد الاستخدامات بالعديد من المتغيرات المختلفة ، مثل درجات الحرارة المختلفة على سبيل المثال ، ويمكن استخدامه لاختبار معدل التنفس في العديد من الأنواع المختلفة من الكائنات الحية. 

في هذا المختبر ، ستستخدم مقياس التنفس ومقياس الضغط لقياس معدل تنفس البذور النابتة.

التنفس الخلوي

<h4>ذاتي التغذية والتغذية غير المتجانسة </h4>

تتطلب الكائنات الحية مدخلات مستمرة من الطاقة للحفاظ على الوظائف الخلوية والكائنات الحية مثل النمو والإصلاح والحركة والدفاع والتكاثر. يمكن للخلايا استخدام الطاقة الكيميائية فقط لتغذية وظائفها ، لذلك فهي تحتاج إلى حصاد الطاقة من الروابط الكيميائية للجزيئات الحيوية ، مثل السكريات والدهون. تقوم الكائنات ذاتية التغذية ، وهي النباتات والطحالب وبكتيريا التمثيل الضوئي والتخليق الكيميائي ، بتحويل المواد غير العضوية إلى مثل هذه الجزيئات الحيوية عن طريق تسخير الطاقة من البيئة ، مثل ضوء الشمس أثناء عملية التمثيل الضوئي. الكائنات غير المتجانسة غير قادرة على تصنيع جزيئات حيوية عالية الطاقة من مواد غير عضوية ، لذلك فهي تحصل على الطاقة عن طريق استهلاك مركبات الكربون التي تنتجها الكائنات الحية الأخرى ، بشكل أساسي من الكائنات ذاتية التغذية. عند الحاجة إلى الطاقة ، يتم كسر الروابط الكيميائية لمركبات الكربون لحصاد الطاقة المخزنة في هذه الروابط. تسمى عمليات حصاد الطاقة من الجزيئات الحيوية التنفس الخلوي. 

يحدث التنفس الخلوي في كل من الكائنات ذاتية التغذية وغير متجانسة التغذية ، حيث تصبح الطاقة متاحة للكائن الحي بشكل أكثر شيوعا من خلال تحويل ثنائي فوسفات الأدينوسين (ADP) إلى أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). هناك نوعان رئيسيان من التنفس الخلوي - التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي. التنفس الهوائي هو نوع معين من التنفس الخلوي ، حيث يكون الأكسجين (O 2 ) مطلوبا لإنشاء ATP. في هذه الحالة ، يمكن أكسدة الجلوكوز (C6H12O 6) تماما في سلسلة من التفاعلات الأنزيمية لإنتاج ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O). 

<h4>التنفس الهوائي</h4>

يحدث التنفس الهوائي على ثلاث مراحل. عملية تسمى تحلل السكر تقسم الجلوكوز إلى جزيئين ثلاثي الكربون يسمى البيروفات. تطلق هذه العملية الطاقة ، يتم نقل بعضها إلى ATP. بعد ذلك ، تدخل جزيئات البيروفات إلى الميتوكوندريا للمشاركة في سلسلة من التفاعلات تسمى دورة كريبس ، والمعروفة أيضا باسم دورة حامض الستريك. هذا يكمل تكسير الجلوكوز ، ويحصد بعض الطاقة إلى ATP وينقل الإلكترونات إلى جزيئات الناقلة. في المرحلة الأخيرة ، والمعروفة باسم الفسفرة المؤكسدة ، تمر الإلكترونات عبر نظام نقل الإلكترون في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، والذي يحافظ على تدرج أيونات الهيدروجين. تسخر الخلايا طاقة هذا التدرج البروتوني لتوليد غالبية ATP أثناء التنفس الهوائي. 

<h4>التنفس اللاهوائي </h4>

يتطلب التنفس الهوائي الأكسجين ، ومع ذلك ، هناك العديد من الكائنات الحية التي تعيش في أماكن لا يتوفر فيها الأكسجين بسهولة أو حيث تطغى المواد الكيميائية الأخرى على البيئة. الكائنات المتطرفة هي بكتيريا يمكن أن تعيش في أماكن مثل الفتحات الحرارية المائية في أعماق المحيطات أو الكهوف تحت الماء. بدلا من استخدام الأكسجين للخضوع للتنفس الخلوي ، تستخدم هذه الكائنات الحية مستقبلات غير عضوية مثل النترات أو الكبريت ، والتي يمكن الحصول عليها بسهولة أكبر في هذه البيئات القاسية. هذه العملية تسمى التنفس اللاهوائي. 

عندما لا يكون الأكسجين موجودا ولا يمكن أن يحدث التنفس الخلوي ، يحدث تنفس لاهوائي خاص يسمى التخمير. يبدأ التخمير بتحلل السكر لالتقاط بعض الطاقة المخزنة في الجلوكوز في ATP. ومع ذلك ، نظرا لعدم حدوث الفسفرة المؤكسدة ، ينتج التخمير جزيئات ATP أقل من التنفس الهوائي. في البشر ، يحدث التخمير في خلايا الدم الحمراء التي تفتقر إلى الميتوكوندريا ، وكذلك في العضلات أثناء النشاط الشاق الذي يولد حمض اللاكتيك كمنتج ثانوي ، لذلك يطلق عليه تخمير حمض اللاكتيك. تقوم بعض البكتيريا بتخمير حمض اللاكتيك وتستخدم لصنع منتجات مثل الزبادي. في الخميرة ، تولد عملية تعرف باسم التخمير الكحولي الإيثانول وثاني أكسيد الكربون كمنتجات ثانوية ، وقد استخدمها البشر لتخمير المشروبات أو خميرة العجين. 

<h4>التمثيل الضوئي</h4>

التنفس الخلوي جنبا إلى جنب مع عملية التمثيل الضوئي هو سمة من سمات نقل الطاقة والمادة ، ويسلط الضوء على تفاعل الكائنات الحية مع بيئتها والكائنات الحية الأخرى في المجتمع. يحدث التنفس الخلوي داخل الخلايا الفردية ، ومع ذلك ، على نطاق النظم البيئية ، يؤثر تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون من خلال عملية التمثيل الضوئي والتنفس الخلوي على مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. 

ومن المثير للاهتمام أن عمليات التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي معاكسة تماما لبعضها البعض ، حيث تكون منتجات أحد التفاعلات هي المواد المتفاعلة للآخر. ينتج التمثيل الضوئي الجلوكوز المستخدم في التنفس الخلوي لصنع ATP. ثم يتم تحويل هذا الجلوكوز مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون 2 أثناء التنفس ، وهو مادة متفاعلة تستخدم في عملية التمثيل الضوئي. وبشكل أكثر تحديدا ، يبني التمثيل الضوئي جزيء جلوكوز واحدا من ستة جزيئات CO 2 وستة H 2 O عن طريق التقاط الطاقة من ضوء الشمس وإطلاق ستة جزيئات O 2 كمنتج ثانوي. يستخدم التنفس الخلوي ستة جزيئات O 2 لتحويل جزيء جلوكوز واحد إلى ستة جزيئات CO 2 وستة H 2O مع تسخير الطاقة مثل ATP والحرارة. 

<h4>قياس التنفس</h4>

يمكن للعلماء قياس معدل التنفس الخلوي باستخدام مقياس التنفس من خلال تقييم معدل تبادل الأكسجين. يعد فهم قانون الغاز المثالي ذا أهمية أساسية لمعرفة كيفية عمل مقياس التنفس. ينص قانون الغاز المثالي على أنه يمكن تحديد عدد جزيئات الغاز في الحاوية من الضغط والحجم ودرجة الحرارة. وبشكل أكثر تحديدا ، فإن ناتج حجم وضغط الغاز يساوي ناتج عدد جزيئات الغاز وثابت الغاز المثالي ودرجة حرارة الغاز. تحتوي مقاييس التنفس على هيدروكسيد البوتاسيوم الذي يحبس ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التنفس في شكل صلب مثل كربونات البوتاسيوم. عندما تستهلك الخلايا الأكسجين ، ينخفض حجم الغاز في نظام مقياس التنفس مع عدم وجود ثاني أكسيد الكربون لزيادته احتياطيا ، مما يسمح للعلماء بحساب كمية الأكسجين المستخدمة باستخدام معادلة الغاز المثالية. 

التنفس الخلوي هو عملية مهمة تخلق طاقة قابلة للاستخدام للكائنات الحية ، وبالتالي ، فإن دراسة السياقات التي يتم تحسينها أو إعاقتها ليست مثيرة للاهتمام فحسب ، بل ضرورية أيضا. على وجه الخصوص ، الميتوكوندريا ضرورية للتنفس الخلوي وأي ظروف تؤثر على صحة الميتوكوندريا لها عواقب وخيمة على صحة الكائن الحي. على سبيل المثال ، اعتلال عضلي الميتوكوندريا هو مجموعة من الأمراض العصبية العضلية التي تسببها تلف الميتوكوندريا ، وتؤثر في الغالب على الخلايا العصبية والعضلية ، والتي تتطلب مستويات عالية من الطاقة لتعمل 1 . علاوة على ذلك ، تعمل العديد من السموم عن طريق تثبيط التنفس الخلوي. على سبيل المثال ، يمنع السيانيد إنتاج ATP من خلال الفسفرة المؤكسدة ، وبالتالي فإن فهم آليات السيانيد أو السموم الأيضية الأخرى يمكن من علاج الأفراد الذين تعرضوا لها 2 . وبالمثل ، يمكن لبعض الأدوية مثل بعض المضادات الحيوية والعلاج الكيميائي والستاتينات والتخدير أن تتداخل أيضا مع وظيفة الميتوكوندريا وقد لا تكون مناسبة لعلاج المرضى الذين يعانون من اضطرابات الميتوكوندريا 3 . 

<h4>المراجع</h4>

<ol class="references">
	<li>لين ، إم تي وبيل ، إم إف سي. ضعف الميتوكوندريا والإجهاد التأكسدي في الأمراض التنكسية العصبية. طبيعة. 2006 ، المجلد 443 ، (787-95). </li>
	<li>بيسلي ، DMG والزجاج ، ويسكونسن. التسمم بالسيانيد: الفيزيولوجيا المرضية وتوصيات العلاج. الطب المهني. المجلد 48 ، 7 (427-31). </li>
	<li>Finsterer، J and Segall، L. الأدوية التي تتداخل مع اضطرابات الميتوكوندريا. المخدرات كيمياء توكسيكول. 2010 ، المجلد 33 ، 2 (138-51). </li>
</ol>

ذاتي التغذية والتغذية غير المتجانسة

تتطلب الكائنات الحية مدخلات مستمرة من الطاقة للحفاظ على الوظائف الخلوية والكائنات الحية مثل النمو والإصلاح ...

Education

JoVE Lab Manual

علم الأحياء

Cellular Processes

العمليات الخلوية

cellular energy from glucose breakdown

Cellular respiration is the process cells use to release usable energy from biomolecules such as sugars and lipids. Living things need a steady energy supply for growth, repair, movement, defense, and reproduction. Cells use that energy mainly by converting adenosine diphosphate (ADP) to adenosine triphosphate (ATP).

Autotrophs and heterotrophs get the molecules for respiration in different ways. Autotrophs, such as plants, algae, and photosynthetic and chemosynthetic bacteria, build high-energy biomolecules from inorganic materials by using energy from the environment, such as sunlight. Heterotrophs cannot make those molecules from inorganic materials, so they obtain carbon compounds by eating other organisms, mainly autotrophs.

Aerobic respiration needs oxygen to make ATP. In this form of respiration, glucose can be fully broken down through a series of enzyme-driven reactions into carbon dioxide and water. Aerobic respiration has three stages: glycolysis, the Krebs cycle, and oxidative phosphorylation.

Glycolysis splits one glucose molecule into two three-carbon pyruvate molecules. It releases energy, and some of that energy is captured in ATP. The pyruvate then enters the mitochondria, where the Krebs cycle, also called the citric acid cycle, finishes breaking down the glucose and loads electrons onto carrier molecules.

The last stage is oxidative phosphorylation. In this step, electrons move through an electron transport system in the inner mitochondrial membrane. This helps build a hydrogen ion gradient, and cells use that gradient to make most of the ATP in aerobic respiration.

Some organisms live where oxygen is scarce or where other chemicals dominate the environment. Extremophiles, which are bacteria found in places such as deep ocean hydrothermal vents or underwater caves, may use inorganic acceptors like nitrate or sulfur instead of oxygen. This is called anaerobic respiration.

When oxygen is absent and cellular respiration cannot continue, cells can use fermentation. Fermentation begins with glycolysis and makes some ATP, but it does not include oxidative phosphorylation, so it produces fewer ATP molecules than aerobic respiration. In humans, lactic acid fermentation occurs in red blood cells, which lack mitochondria, and in muscles during strenuous activity. Some bacteria also use lactic acid fermentation, which is why they are used to make yogurt.

Yeast carry out alcoholic fermentation. This pathway produces ethanol and carbon dioxide as byproducts. People use it to ferment beverages and to help dough rise.

Cellular respiration and photosynthesis are linked processes that move energy and matter through ecosystems. They are direct opposites in many ways because the products of one are the reactants of the other. Photosynthesis uses sunlight to build one glucose molecule from six carbon dioxide and six water molecules and releases six oxygen molecules. Cellular respiration uses six oxygen molecules to break one glucose molecule into six carbon dioxide and six water molecules while capturing energy as ATP and heat.

Scientists can measure respiration rates with a respirometer by tracking oxygen exchange. This method depends on the Ideal Gas Law, which relates pressure, volume, temperature, and the number of gas molecules. Respirometers contain potassium hydroxide, which traps carbon dioxide as potassium carbonate. As cells use oxygen, gas volume in the system drops, and scientists can use the ideal gas equation to calculate oxygen use.

Cellular respiration matters for health because mitochondria are essential to the process. Mitochondrial myopathies are neuromuscular diseases caused by mitochondrial damage, and they mainly affect nerve and muscle cells that need a lot of energy. Many poisons also block respiration. Cyanide, for example, inhibits ATP production through oxidative phosphorylation, and some antibiotics, chemotherapeutics, statins, and anesthetics can also interfere with mitochondrial function.

Cellular Energy From Glucose Breakdown

photosynthesis

Photosynthesis: Light, Sugars, and Carbon

Photosynthesis turns sunlight into chemical energy in the form of glucose. This process powers most life on Earth by helping autotrophs, or primary producers, make food. The glucose they make can provide quick energy or be stored as starch for later use. Consumers depend on these producers for energy. Photosynthesis happens in many kinds of organisms. Cyanobacteria, some protists such as algae, and plants can all carry out this process. In eukaryotic cells, it takes place in the chloroplast.

cellular respiration

Cellular respiration is the process cells use to release usable energy from biomolecules such as sugars and lipids. Living things need a steady energy supply for growth, repair, movement, defense, and reproduction. Cells use that energy mainly by converting adenosine diphosphate (ADP) to adenosine triphosphate (ATP). Autotrophs and heterotrophs get the molecules for respiration in different ways. Autotrophs, such as plants, algae, and photosynthetic and chemosynthetic bacteria, build...

cell division

Cell Cycle, Mitosis, and Meiosis

Cell division is essential for growth, repair, and reproduction in living organisms. It lets single-celled organisms create a new organism and helps multicellular organisms make new cells for development and for replacing damaged cells. In multicellular species, cell division also makes reproductive cells needed for reproduction. Before a cell divides, it must copy its genetic material and split it into two daughter cells. This process is called the cell cycle. Although the timing can vary...

transpiration

Water Movement in Plants

Water movement in plants depends on transpiration and the vascular system. Plants must move water and dissolved nutrients from the roots to the leaves. They also exchange materials with the environment as part of normal life processes. Vascular plants use bundles of tissues that run from the roots to the tips of the plant. Root hairs absorb water and nutrients, and osmosis moves water into the xylem, the main water-conducting tissue. Water then travels to the tallest parts of the plant and...

enzyme activity

Factors That Shape Enzyme Function

Enzymes are biological catalysts that help living things run biochemical reactions faster. They lower activation energy, which is the energy needed to start a reaction. Enzymes are not used up in the process, so they can keep working again and again. Most enzymes are proteins, although some ribonucleic acid molecules also have catalytic activity. Each enzyme usually binds only one or a few specific substrates. This selectivity depends on the enzyme’s active site, which fits its substrate like...

cellular processes

Learn how cells turn glucose into ATP through aerobic and anaerobic respiration, fermentation, photosynthesis links, and respirometer measurements.

Cellular Energy From Glucose Breakdown | JoVE K12

Louisiana Student Standards for Science

High School

Environmental Science

ecosystems-interactions-energy-and-dynamics

Ecosystems: Interactions, Energy And Dynamics

HS-LS2-4

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Cells

Cellular processes

Tennessee Academic Standards

From Molecules to Organisms: Structures and Processes

BIO1.LS1.9

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

BIO.2

BIO.2.e

new-jersey-student-learning-standards-for-science

New Jersey Student Learning Standards for Science

Life Science

HS-LS1-7

Ecosystems: Interactions, Energy, and Dynamics

HS-LS2-5

Arizona Science Standards

HS.L2

HS.L2U1.21

Next Generation Science Standards

HS-LS2-3

Florida Department of Education

SC.912.L.18

SC.912.L.18.9

south-carolina-college-and-career-ready-science-standards

South Carolina College and Career Ready Science Standards

B-LS1-7.

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

matter-and-energy-in-organisms-and-ecosystems

Matter and Energy in Organisms and Ecosystems

HS-LS1-7.

Georgia Standards of Excellence

Botany

SBO1.

Respiration

استعد لتدريس التنفس الخلوي من خلال هذا الدليل الإرشادي للمدرسين لمدة 3 دقيقة. يغطي خطوات التحضير الأساسية لمختبر Biology على JoVE Lab Manual.

تحضير المدرّس لـ التنفس الخلوي في Biology - أكثر من 5.2K مشاهدة | JoVE Lab Manual

اتبع إجراءات التنفس الخلوي خطوة بخطوة في فيديو بروتوكول الطالب هذا لمدة 6 دقيقة. جزء من مجموعة Biology على JoVE Lab Manual.

بروتوكول الطالب لـ التنفس الخلوي في Biology - أكثر من 17K مشاهدة | JoVE Lab Manual

Compounds Essential to Human Function

The human body is composed of cells that are fundamentally made up of several different molecules. These molecules are essential to carry out all ...

Macromolecules

Biomolecules
Organisms contain a wide variety of organic molecules with numerous functions which depend on the chemical structures and properties of these ...

Solution Preparation
ExpandCAUTION: It is important to always use care when handling reagents. For example, iodine will stain clothes and skin so wear ...

Identifying Macromolecules with Indicator Solutions
ExpandHYPOTHESES: In this activity, the experimental hypothesis might be that the addition of an ...

pH Regulation in Cells

pH plays a critical role in maintaining normal cellular activities. It helps maintain the structure and function of various proteins, dictates the charge ...

Chemistry of the Cell

Overview of Functional Groups

Functional groups are a group of atoms with characteristic properties, which when linked to the carbon skeleton of a molecule, alter the properties of ...

Introduction to Carbohydrates

Carbohydrates, proteins, and fats are the primary macronutrients in the human diet. However, carbohydrates are the most favored source of energy in the ...

Carbohydrate Metabolism

Sugars as Energy Storage Molecules

What are Lipids?

lipid-derived-compounds-in-the-human-body

Lipid-derived Compounds in the Human Body

Fats and lipids are crucial components in the human body. Some lipid-derived compounds, such as fat-soluble vitamins, eicosanoids, lipoproteins, and ...

Fats as Energy Storage Molecules

What are Proteins?

Protein Organization

Globular Proteins

In organisms, proteins are the most abundant macromolecules. They act as the building blocks of life and play various crucial roles in the body. Proteins ...

Fibrous Proteins

Fibrous proteins are either long and narrow proteins or assemble to form long and thin structures. They contain repetitive units and usually consist of ...

Protein Denaturation

The function of proteins depends on their native three-dimensional structure, which is dictated by the amino acid sequence of the specific protein. ...

Role of Proteins in the Human Body

Proteins are the building block of life. They are also&#160; the most abundant macromolecules with as many diverse roles in the body. They are part of ...

Nucleic Acids and Nucleotides

Nucleic acids are the most important macromolecules for the continuity of life. They carry the cell&#39;s genetic blueprint and have instructions for its ...

Nucleic Acid Structure

The pentose sugar in DNA is deoxyribose, while in RNA the pentose sugar is ribose. The difference between the sugars is the presence of the hydroxyl group ...

ATP Energy Storage and Release

ATP and Macromolecule Synthesis

Biological macromolecules are organic compounds, predominantly composed of carbon atoms. The carbon atoms are covalently bonded with hydrogen, oxygen, ...

Construct an explanation to illustrate relationships between structure and function of major macromolecules essential for life.

LS.Bio.1.1

Introduction to Enzymes

The use of enzymes by humans dates to 7000 BCE. Humans first used enzymes to ferment sugars and produce alcohol without knowing that this was an ...

Enzymes and Activation Energy

The activation energy (or free energy of activation), abbreviated as Ea, is the small amount of energy input necessary for all chemical reactions to ...

Introduction to Enzyme Kinetics

Enzyme kinetics studies the rates of biochemical reactions. Scientists monitor the reaction rates for a particular enzymatic reaction at various substrate ...

Turnover Number and Catalytic Efficiency

The turnover number of an enzyme is the maximum number of substrate molecules it can transform per unit time. Turnover numbers for most enzymes range from ...

Catalytically Perfect Enzymes

The theory of catalytically perfect enzymes was first proposed by W.J. Albery and J. R. Knowles in 1976. These enzymes catalyze biochemical reactions at ...

introduction-to-mechanisms-of-enzyme-catalysis

Introduction to Mechanisms of Enzyme Catalysis

For many years, scientists thought that enzyme-substrate binding took place in a simple &#34;lock-and-key&#34; fashion. This model stated that the enzyme ...

Ligand Binding and Linkage

Cooperative Allosteric Transitions

Ribozymes

Carry out investigations to illustrate how enzymes act as catalysts for biochemical reactions and how environmental factors affect enzyme activity.

LS.Bio.1.2

What are Cells?

Cells are the smallest and basic units of life, whether it is a single cell that forms the entire organism, e.g., in a bacterium or trillions of them, ...

Cell Size

Cell sizes vary widely among and within organisms. Bacterial cells range between 1-10 micrometers (&#x3BC;m)and are considerably smaller than most ...

Eukaryotic Compartmentalization

One of the distinguishing features of eukaryotic cells is that they contain membrane-bound organelles, such as the nucleus and mitochondria, that carry ...

Prokaryotic Cells

Prokaryotes are small unicellular organisms that include the domains&#x2014;Archaea and Bacteria. Bacteria include many common organisms, such as ...

Cytoplasm

The cytoplasm consists of organelles and a framework of protein scaffolds called the cytoskeleton suspended in an aqueous solution, the cytosol. The ...

The Nucleus

The nucleus is a membrane-bound organelle that acts as a control center in a eukaryotic cell. It contains chromosomal DNA, which controls gene expression ...

Endoplasmic Reticulum

Endoplasmic ReticulumThe endoplasmic reticulum (ER) is an extensive network of membranous sacs and tubules in eukaryotic cells, continuous with the outer ...

Ribosomes

Ribosomes translate genetic information encoded by messenger RNA (mRNA) into proteins. Both prokaryotic and eukaryotic cells have ribosomes. Cells that ...

Golgi Apparatus

As they leave the Endoplasmic Reticulum (ER), properly folded and assembled proteins are selectively packaged into vesicles. These vesicles are ...

Lysosomes

Lysosomes are membrane-enclosed spherical sacs derived from the Golgi apparatus. The most important function of the lysosome is degrading macromolecules ...

Peroxisomes

Peroxisomes and mitochondria are two important oxygen-utilizing organelles in eukaryotic cells. Mitochondria carry out cellular respiration&#x2014;the ...

Introduction to the Cytoskeleton

Overview of the Cytoskeleton
The cytoskeleton is a network of protein filaments present within the cell, having three distinct filaments ...

Introduction to Actin

Actin is a highly conserved cytoskeletal protein found abundantly in eukaryotic cells. It constitutes 10% weight of the total cellular protein in muscle ...

Cell Structure

Background
Cells represent the most basic biological units of all organisms, whether it be simple, single-celled organisms like bacteria, or large, ...

overview-of-myosin-structure-and-function

Overview of Myosin Structure and Function

Myosins are a family of molecular motor proteins, first identified in the skeletal muscles, where they are responsible for muscle contraction. Along with ...

Visualizing Onion and Cheek Cells
ExpandImmediately before the experiment, wash and peel onion bulbs for the class.
Remove the entire brown outer skin and ...

Microtubules

Microtubules are the thickest cytoskeletal filaments with a diameter of 25 nm. In prokaryotic organisms, microtubules are commonly found in locomotory ...

The Structure of Intermediate Filaments

The intermediate filaments are one of three widely studied cytoskeletal filaments. They are so named as their diameter (10 nm) is in between that of ...

Types of Intermediate Filaments

The intermediate filaments are an essential component of the cytoskeleton. Presently six types of intermediate filament have been identified. Type I and ...

Gap Junctions

Multicellular organisms employ a variety of ways for cells to communicate with each other. Gap junctions are specialized proteins that form pores between ...

The Extracellular Matrix

In order to maintain tissue organization, many animal cells are surrounded by structural molecules that make up the extracellular matrix (ECM). Together, ...

Tissues

Cells with similar structure and function are grouped into tissues. A group of tissues with a specialized function is called an organ. There are four main ...

Plant Cell Wall

The plant cell wall gives plant cells shape, support, and protection. As a cell matures, its cell wall specializes according to the cell type. For ...

Plasmodesmata

The organs in a multicellular organism&#x2019;s body are made up of tissues formed by cells. To work together cohesively, cells must communicate. One way ...

Use models to explain how the structure of organelles determines its function and supports overall cell processes.

LS.Bio.1.3

Cells are the smallest and basic units of life, whether it is a single cell that forms the entire organism, e.g., in a bacterium, or trillions of them, ...

the-tree-of-life-bacteria-archaea-and-eukaryotes

The Tree of Life - Bacteria, Archaea, and Eukaryotes

Prokaryotes are small unicellular organisms that include the domains &#8212; Archaea and Bacteria. Bacteria include many common microorganisms, such as ...

Prokaryotic vs. Eukaryotic Cells

Prokaryotic and eukaryotic cells represent two fundamental types of cellular organization, differing significantly in structure, complexity, and function. ...

Construct explanations to compare prokaryotic and eukaryotic cells in terms of structures and degree of complexity.

LS.Bio.1.4

The DNA Helix

Deoxyribonucleic acid, or DNA, is the genetic material responsible for passing traits from generation to generation in all organisms and most viruses. DNA ...

Construct an explanation to summarize how DNA and RNA direct the synthesis of proteins.

LS.Bio.1.5

Analyze how the relationship between structure and function supports life processes within organisms.

Cellular Energy From Glucose Breakdown

Description

Transcript

More videos by Standards