Name: cell types and organelles
Uploaded: 2019-01-29T11:04:45.000Z
Duration: 2 min 56 s
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.1.3

Cell Structure

تتكون الحياة ، من أكبر الكائنات الحية إلى أصغرها ، من خلايا. الخلايا هي اللبنات الأساسية للحياة وتوفر المواد اللازمة لوجود الحياة. 
بينما تحتوي الخلايا من جميع مناحي الحياة على هياكل متشابهة ، مثل الحمض النووي والبروتين ، هناك نوعان مختلفان من الخلايا بناء على كيفية تنظيم هذه الهياكل داخليا. الخلايا بدائية النواة ، تلك الموجودة في البكتيريا والعتائق ، بسيطة في تنظيمها. على سبيل المثال ، في حين أن جينومها معبأ بكثافة ، إلا أنه ليس محاطا بغشاء. الخلايا حقيقية النواة ، تلك التي تتكون منها والنباتات والفطريات أكثر تعقيدا. يقومون بتقسيم هياكلها الداخلية إلى عضيات ، هياكل مرتبطة بالغشاء تؤدي وظائف محددة. على عكس بدائيات النوى ، يتم وضع الحمض النووي حقيقيات النواة في غشاء نووي. تشمل العضيات الأخرى الشبكة الإندوبلازمية والميتوكوندريا والليزوزوم. 
تظهر الخلايا الأولى على الأرض في السجل الأحفوري منذ حوالي 3.7 مليار سنة وكان يعتقد أنها بدائية النواة. ظهرت الخلايا حقيقية النواة لأول مرة منذ حوالي 2.4 مليار سنة عندما ابتلعت خلية شبيهة بالأميبا خلية بكتيرية وشكلت تعايشا مستقرا. بمرور الوقت ، تطورت هذه الخلية داخل الخلية لتشكيل هياكل مثل البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا. 
للنباتات أيضا احتياجات أيضية وهيكلية متنوعة ، مما يؤدي إلى مزيد من الاختلافات في خلاياها. نظرا لأن النباتات تحتاج إلى إنتاج طاقتها الخاصة ، تحتوي الخلايا النباتية على البلاستيدات الخضراء التي تساعد في عملية التمثيل الضوئي. تشتمل الخلية النباتية أيضا على فجوة كبيرة لتخزين البروتينات والمستقلبات والماء. أخيرا ، تحتوي الخلايا النباتية أيضا على جدار خلوي صلب ضروري للنمو واحتباس الماء. 
نظرا لأن الخلايا صغيرة جدا ، فلا يمكن رؤيتها إلا باستخدام الفحص المجهري. واحدة من أبسط الطرق لعرض الخلايا هي من خلال مجهر المجال الساطع. يحتوي هذا المجهر على مصدر ضوء ، وعدسة مكثفة لتركيز الضوء ، وعدسة عينية لعرض العينة ، وعدسة موضوعية للتكبير. المجهر ليس هو الشيء الوحيد المطلوب لتصور غير المرئي. الهياكل داخل الخلايا شفافة ، لذلك يجب تلطيخ الخلايا بالأصباغ. على سبيل المثال ، يستخدم السافرانين لتلطيخ نوى الخلايا باللون الأحمر. 
في هذا التمرين المختبري ، ستستخدم مجهرا مركبا لتصور الخد والخلايا النباتية.

هيكل الخلية

<h4>الخلفية</h4>
تمثل الخلايا الوحدات البيولوجية الأساسية لجميع الكائنات الحية ، سواء كانت كائنات بسيطة وحيدة الخلية مثل البكتيريا ، أو كائنات كبيرة متعددة الخلايا مثل الأفيال وأشجار الخشب الأحمر العملاقة. في منتصف القرن التاسع عشر ، تم اقتراح نظرية الخلية لتعريف الخلية ، والتي تنص على: 
<ul>
	<li>يتكون كل كائن حي من خلية واحدة أو أكثر. </li>
	<li>الخلايا هي الوحدات الوظيفية لجميع الكائنات الحية. </li>
	<li>تنشأ جميع الخلايا من خلايا موجودة مسبقا. </li>
</ul>
تشترك جميع الخلايا في سمات مشتركة مثل وجود غشاء بلازما وسيتوبلازم وحمض نووي وريبوسومات. غشاء البلازما عبارة عن طبقة ثنائية من الدهون الفوسفورية تحيط بالخلية. تعمل هذه الطبقة الرقيقة والسائلة حول الخلايا على عزل محتويات الخلية عن بيئتها وتنظيم تبادل المواد مع بيئتها ، مع تسهيل التفاعلات مع الخلايا الأخرى. داخل غشاء البلازما ، تمتلئ الخلية بسائل يشبه الهلام يسمى السيتوبلازم يحتوي على جزيئات عضوية وأملاح ومواد أخرى حيوية لوظائف الخلية. لذلك ، تحدث التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تدعم الحياة ، والتي تعرف باسم عمليات التمثيل الغذائي ، داخل السيتوبلازم. تعتمد أنواع عمليات التمثيل الغذائي التي يمكن للخلية تنفيذها على معلوماتها الجينية. تستخدم جميع الخلايا الحمض النووي كمادة وراثية ، وهو المخطط الوراثي لبناء الهياكل والمنتجات الخلوية. أخيرا ، تستخدم جميع الخلايا الريبوسومات لتصنيع منتجاتها البروتينية. 
هناك نوعان من الخلايا بناء على موقع مادتها الوراثية: بدائية النواة ، والتي تعني "قبل النواة" ، وحقيقية النواة ، والتي تعني "النواة الحقيقية". لذلك ، في حين أن كلا النوعين من الكائنات الحية لهما حمض نووي ، فإن بدائيات النوى مثل البكتيريا لها نوكليودات ، أو مكونات "شبيهة بالنواة" بدلا من النواة ، في حين أن حقيقيات النوى تمتلك نوى حقيقية مرتبطة بالغشاء لاحتواء الحمض النووي الخاص بها. علاوة على ذلك ، فإن بدائيات النوى صغيرة نسبيا ، حوالي 0.1-5.0 ميكرومتر (ميكرومتر) ، مقارنة بحقيقيات النوى التي يمكن أن يتراوح حجمها عادة من 10-100 ميكرومتر. يسمح الحجم الصغير لبدائيات النوى بالتوزيع السريع والسهل للمواد داخل الخلية وتنفيذ عمليات التمثيل الغذائي ، بالإضافة إلى الإزالة السريعة للنفايات أو المنتجات الأخرى من الخلية. ومن ثم ، تمتلك الخلايا حقيقية النواة هياكل متخصصة تعرف باسم العضيات ، مثل الميتوكوندريا أو جهاز جولجي ، لتمكين تنفيذ الوظائف الحيوية. 
<h4>الخلية حقيقية النواة</h4>
الخلية حقيقية النواة هي سمة مشتقة مشتركة لجميع حقيقيات النوى ، مما يعني أن لها أصلا واحدا ورثته جميع حقيقيات النوى منذ ذلك الحين. شوهدت أقدم الخلايا حقيقية النواة في الحفريات منذ حوالي 2.4 مليار سنة ، ويمكن التعرف عليها لأنها أكبر من الخلايا بدائية النواة 1 . نتج أصل هذا النوع من الخلايا عن حدث تعايش داخلي ابتلعت فيه خلية شبيهة بالأميبا بكتيريا المكورات الدقيقة وشكلت تعايشا مستقرا2. تطورت البكتيريا المغمورة إلى أول عضيات منتجة للطاقة ، الميتوكوندريا ، وهي عضيات التمثيل الغذائي الهوائية في الخلية. الميتوكوندريا لها جينوم منفصل خاص بها وتتشابه في الحجم مع بدائيات النوى. تحتوي على طبقتين من الأغشية التي تحيط بجزأين متميزين. تحدث بعض التفاعلات التي تكسر الجزيئات الحيوية عالية الطاقة في المقصورة الداخلية ، في حين أن الحجرة الخارجية تحتوي على التفاعلات التي تلتقط الطاقة المنبعثة من هذه المركبات في جزيئات الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لاستخدامها كعملة طاقة للخلية. 
النوى والميتوكوندريا ليست الهياكل المشتركة الوحيدة للخلايا حقيقية النواة. العضيات حقيقية النواة الأخرى المنتشرة في كل مكان هي الشبكة الإندوبلازمية الملساء والخشنة (ER) ، وجهاز جولجي ، والليزوزومات ، والفجوات. الشبكة الإندوبلازمية تعني ببساطة "شبكة داخل البلازما" وكما يشير اسمها فهي عبارة عن شبكة كبيرة من الأغشية داخل الخلية ، خاصة حول النواة. تمتد أجزاء من ER الخام من الغشاء النووي وتتميز عن ER الناعم بمظهرها الخشن بسبب العديد من الريبوسومات على سطحها. Rough ER هو موقع تخليق البروتين ، مثل البروتينات المضمنة في غشاء البلازما أو البروتينات التي تفرز من الخلية. في المقابل ، تنتج ER السلس منتجات قائمة على الدهون ولكنها تحتوي أيضا على إنزيمات لإزالة السموم من المواد الكيميائية الضارة. ومن ثم تحتوي خلايا الكبد على ER ناعم وفير. أيضا ، تحتوي خلايا العضلات على كميات كبيرة من ER الناعم بسبب وظيفة تخزين الكالسيوم لهذه العضية ، وهو أمر ضروري لتقلص العضلات. يقوم جهاز Golgi بفرز وتعديل وتعبئة المنتجات الخلوية داخل الحويصلات ، والتي تندمج مع غشاء البلازما لإطلاق المنتجات. بعض البروتينات التي يتم إنتاجها في غرفة الطوارئ الخام هي إنزيمات هضمية داخل الخلايا. يتم تعبئة هذه الإنزيمات في جهاز جولجي في حويصلات خاصة تسمى الجسيمات الحالة تتمثل الوظيفة الرئيسية للجسيمات الحالة في هضم جزيئات الطعام التي تبتلعها الخلية وكذلك أجزاء الخلية القديمة. الفجوات هي أكياس من غشاء الخلية تعمل كوحدات تخزين داخل الخلايا. قد تعمل على تخزين المياه لتنظيم محتوى الماء في الخلية وكذلك تخزين منتجات التمثيل الغذائي أو حتى الجزيئات السامة ، اعتمادا على نوع الخلية والكائن الحي. 
<h4>عضيات خاصة بالمملكة </h4>
طورت الخلايا حقيقية النواة أيضا عضيات مميزة خاصة بكل مملكة. على سبيل المثال ، المملكة Plantae و Animalia كلاهما حقيقيات النواة ، لكن عضيات الخلايا النباتية والحيوانية تختلف بطرق رئيسية تسمح لها بممارسة حياتها كمنتجين ومستهلكين ، على التوالي. تحتاج النباتات الأرضية إلى أن تنمو طويلا ولها سيقان صلبة لتثبيت الأوراق ، والتي تستخدمها في عملية التمثيل الضوئي. يحتاجون أيضا إلى أن يكونوا قادرين على الاحتفاظ بالمياه التي تمتصها الجذور. تعكس خلاياهم هذه الاحتياجات المحددة. على عكس الخلايا الحيوانية ، تحتوي الخلايا النباتية على بلاستيدات خضراء ، والتي تستخدم في عملية التمثيل الضوئي وغالبا ما تحتوي على صبغة الكلوروفيل الخضراء. بالإضافة إلى ذلك ، فهي محاطة بجدران الخلايا ، وهي طبقات خارجية صلبة مصنوعة من السليلوز لدعم النمو واحتباس الماء. نظرا لأنهم يحتاجون إلى تخزين كميات كبيرة من الماء للحفاظ على ضغط الماء في الخلية ، فإن لديهم فجوات أكبر من الخلايا الحيوانية. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الخلايا النباتية أيضا على نوع آخر من عضيات التخزين المتخصصة تسمى البلاستيدات ، والتي تحتوي على أصباغ بالإضافة إلى منتجات التمثيل الضوئي مثل النشا. هذه الاختلافات ملحوظة وتميز الخلايا النباتية عن الخلايا الحيوانية: الخلايا النباتية عموما لها شكل مستطيل منتظم بسبب جدرانها الخلوية الصلبة ، بينما تكون الخلايا الحيوانية مستديرة وغير منتظمة. 
<h4>الفحص المجهري</h4>
بعض الخلايا ، مثل بويضات الضفادع ، كبيرة بما يكفي لرؤيتها بالعين المجردة ، ومع ذلك لا يمكن رؤية معظم الخلايا بدون أي مساعدة بصرية. لذلك ، يستخدم العلماء تقنيات الفحص المجهري لدراسة هياكل الخلايا وتمييز أنواع الخلايا عن بعضها البعض. في حين أن المجاهر قادرة على تكبير الأشياء التي يصعب أو يستحيل رؤيتها بالعين البشرية ، فإن معظم الأنسجة تفتقر بشكل طبيعي إلى التصبغ. لذلك ، تم إنشاء حلول يمكنها تلطيخ الخلايا بشكل انتقائي بناء على تركيبها الجزيئي. يسمح هذا للباحثين بالتمييز بين العضيات في الخلية ، وأنواع الأنسجة في جذع النبات ، وطبقات الدهون في ، على سبيل المثال لا الحصر. صبغة الميثيلين الزرقاء تلطخ الأحماض النووية للخلايا الميتة ، وترتبط بالحمض النووي سالب الشحنة. محلول السافرانين هو صبغة بيولوجية أخرى تلطخ نوى الخلية باللون الأحمر. تحتاج الخلايا فقط إلى أن تكون في محاليل التلوين لفترة قصيرة من الزمن ، ويمكن تركيبها مباشرة بعد خطوة التلوين. تقنيات التركيب شائعة الاستخدام هي التركيب الرطب والغمر بالزيت. يتم إنشاء حامل مبلل عن طريق جمع عينة ووضعها على شريحة زجاجية مع سائل بين الشريحة والغطاء. يتم تعليق عينات الخلايا في سوائل مثل الماء أو الجلسرين. من الأفضل استخدام الجلسرين مع الثقافات الحية ، لأنه يمنع تكاثر البكتيريا 3 . يمكن إضافة زيت الغمر أعلى الغطاء لتحسين عرض العينة بتكبير عالي. يتم تحقيق ذلك لأن الزيت له نفس معامل الانكسار مثل الزجاج ، مما يعني أنه يسمح للضوء بالمرور عبره مثل الزجاج. تشتت واجهة الزجاج والهواء الضوء أكثر من الزيت أو الزجاج ، لذلك يتأثر وضوح الصورة عند تركيب العينات "جافة" أو بدون زيت. بمجرد تلطيخ الخلايا وتركيبها ، تصبح جاهزة للدراسة تحت المجهر. 
هناك العديد من تقنيات الفحص المجهري من تقنية المسح الإلكتروني التي سمحت للباحثين بعرض الأشياء على المستوى الذري إلى تصوير الخلايا الحية الفلورية التي تسمح بالمراقبة في الوقت الفعلي لحركة الجزيئات داخل الخلايا الفردية 4. الفحص المجهري للمجال الساطع هو أبسط تقنية مجهرية ، ولا يتطلب سوى ضوء مصدر الهالوجين ، وعدسة مكثفة لتركيز الضوء ، وعدسة عينية لعرض الصورة ، وعدسة موضوعية لتكبير الصورة. مع أي تقنية مجهرية ، من المهم فهم أجزاء المجهر قبل استخدام واحدة. بشكل عام ، تحتوي المجاهر المركبة المستخدمة في تصوير المجال الساطع على عدسة في الجزء العلوي من المنظار ، والتي يتم توصيلها بالرأس والأهداف. تتميز العدسة بتكبير 10X ، ويتم ضبط العدسات الموضوعية على تكبير معين في نطاق 4X-100X. هناك ما بين ثلاثة وخمسة أهداف على المجهر القياسي. تشير الأهداف إلى المرحلة ، حيث يتم وضع عينة للعرض. غالبا ما تحتوي المرحلة على أجزاء ميكانيكية ومشابك مسرح لحمل شريحة وتحريكها أثناء المشاهدة. الفتحة هي ثقب في المسرح لمرور الضوء عبره. يتم التحكم في هذا الضوء بواسطة عدسة مكثفة قابلة للتعديل فوق مصباح إضاءة أو مصدر ضوء. للتحكم في تكبير المسرح للكائن الذي يتم عرضه ، تتميز المجاهر بمقابض ضبط التركيز البؤري الخشنة والدقيقة. يتحرك مقبض التركيز البؤري الخشن على نطاق أكبر من التركيز البؤري الدقيق ، لكنهما على نفس المحور. يكون التركيز الدقيق مفيدا عندما يتم تقريب الكائن الموجود على المسرح من الأهداف. من المهم عدم ترك العدسة الموضوعية تلمس الكائن الموجود على المسرح ، حيث يمكن أن تخدش العدسة. يجب دائما عرض الكائنات أولا على هدف التكبير الأدنى والتركيز بوضوح قبل التبديل إلى أهداف التكبير الأعلى. 
يعد الفحص المجهري أداة مهمة للعديد من جوانب المجال الطبي بما في ذلك البحث والتشخيص والعلاج. هذا له تطبيق استخدام تقنية النانو في الطب ، كطريقة علاج جديدة بدلا من جراحة أكثر توغلا 5. يستخدم الجراحون أيضا المجاهر ، والتي تم تعديل بعضها ليتم تركيبها على رأس الجراح ويتم تشغيلها بدواسات القدم. هذه التكبير أقل بكثير من المجاهر الضوئية المستخدمة اليوم ، لكنها تسهل التنفيذ الآمن للإجراءات الدقيقة ، مثل جراحة البصر وجراحة الأعصاب. 
<h4>المراجع</h4>
<ol class="references">
	<li>Bengtson S و Rasmussen B و Ivarsson M و Muhling J و Broman C و Marone F و Stampanoni M و Bekker A. الحفريات الفطرية الشبيهة بالفطريات في بازلت حويصلي عمره 2.4 مليار عام. طبيعة البيئة والتطور. 2017 ، المجلد 1 ، رقم المقالة: 0141. </li>
	<li>Vellai T، Vida G. أصل حقيقيات النوى: الفرق بين الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة. Proc. R. Soc. Lond. ب. 1999 ، المجلد 266 ، 1571-1577. </li>
	<li>Gouet V ، Roger G ، Fonty C ، Andre P. تأثيرات الجلسرين على نمو الجلسرين ونشاطه المحلل للخلايا للبكتيريا المحللة للكرش والفطريات اللاهوائية. علم الأحياء الدقيقة الحالي. 24 ، 1992 ، المجلد 4 ، 197-201. </li>
	<li>Cognet L، Leduc C، Lounis B. تقدم في تتبع الجسيمات المفردة للخلية الحية والتصوير الديناميكي فائق الدقة. Curr Opin Chem Biol. 2014, Jun; 20: 78-85.</li>
	<li>Asiyanbola B، Soboyejo W. للجراح: مقدمة في تكنولوجيا النانو. J Surg Educ. 2008 ، المجلد 65 ، 2 (155-61). </li>
</ol>

خلفية
تمثل الخلايا الوحدات البيولوجية الأساسية لجميع الكائنات الحية ، سواء كانت كائنات بسيطة أو وحيدة الخلية مثل البكتيريا أو كبيرة ، ...

Education

JoVE Lab Manual

علم الأحياء

Fundamentals

أساسيات

cell types and organelles

Cells are the basic units of life, and their structures help explain how living things work. Cell theory says that every living organism is made of one or more cells, cells are the functional units of organisms, and new cells come from preexisting cells. Cells also share key features, including a plasma membrane, cytoplasm, DNA, and ribosomes.

The plasma membrane is a phospholipid bilayer that surrounds the cell. It separates the cell from its environment and controls what enters and leaves. Inside it, the cytoplasm is a gel-like fluid that contains organic molecules, salts, and other materials needed for cell activity. Many metabolic processes, or life-supporting chemical reactions, take place there.

Cells use DNA as their genetic material, which acts as the blueprint for cellular structures and products. Ribosomes make proteins. Cells are often grouped as prokaryotic or eukaryotic based on where their genetic material is found. Prokaryotes, such as bacteria, have nucleoids instead of a true nucleus, while eukaryotes have membrane-bound nuclei.

Prokaryotic cells are usually small, about 0.1 to 5.0 micrometers, while eukaryotic cells are often 10 to 100 micrometers. Their small size helps prokaryotes move materials quickly and remove waste efficiently. Eukaryotic cells use organelles, such as mitochondria and the Golgi apparatus, to carry out important functions.

Eukaryotic cells are thought to have a shared origin and appear in fossils about 2.4 billion years ago. The earliest eukaryotic cells were larger than prokaryotic cells and likely formed through an endosymbiotic event. In this event, an amoeba-like cell engulfed a micrococcal bacterium, and that bacterium later became the mitochondrion. Mitochondria perform aerobic metabolism and have their own genome.

Mitochondria have two membranes that enclose two compartments. Some reactions that break down high-energy biomolecules happen in the inner compartment. Other reactions in the outer compartment capture released energy and convert it into ATP, the cell’s energy currency. Eukaryotic cells also contain the smooth and rough endoplasmic reticulum, the Golgi apparatus, lysosomes, and vacuoles.

The endoplasmic reticulum means “network inside the plasma,” and it forms a membrane network around the nucleus. Rough ER has ribosomes on its surface and makes proteins, including proteins for the plasma membrane and proteins that are secreted from the cell. Smooth ER makes lipid-based products and helps detoxify harmful chemicals, which is why liver cells contain much of it. Muscle cells also have a lot of smooth ER because it stores calcium needed for contraction.

The Golgi apparatus sorts, modifies, and packages cellular products into vesicles. Some proteins made in the rough ER are digestive enzymes. The Golgi packages these enzymes into lysosomes, which digest food particles taken into the cell and break down old cell parts. Vacuoles are membrane sacs used for storage, including water, metabolic products, or even poisonous molecules, depending on the cell.

Plant and animal cells are both eukaryotic, but they do not have the same organelles. Plant cells have chloroplasts for photosynthesis and often contain chlorophyll, the green pigment. They also have cell walls made of cellulose, which give support and help with water retention. Their larger vacuoles help maintain water pressure, and they also contain plastids that store pigments and products such as starch.

These differences make plant cells and animal cells easy to tell apart. Plant cells usually have a regular, rectangular shape because of their rigid cell walls. Animal cells are more rounded and irregular. Cell walls, chloroplasts, and large vacuoles are key features that distinguish plant cells from animal cells.

Many cells are too small to see without help, so scientists use microscopy to study them. Some cells, such as frog oocytes, are large enough to see with the naked eye, but most samples need magnification. Because many tissues lack color, stains are used to highlight cell parts and tissue types. Methylene blue stains nucleic acids in dead cells by binding to DNA, and safranin stains cell nuclei red.

After staining, cells can be mounted as a wet mount or with immersion oil. In a wet mount, the sample is placed on a slide with liquid between the slide and coverslip. Water or glycerol can be used as the liquid, and glycerol is better for live cultures because it prevents bacterial growth. Immersion oil improves high-magnification viewing because it has the same refractive index as glass and reduces light scattering.

Once stained and mounted, the sample is ready for the microscope. Microscopy methods range from electron scanning technology, which can view objects at atomic scale, to fluorescent live-cell imaging, which tracks molecules in real time. Bright-field microscopy is the simplest method and uses a halogen light source, condenser lens, ocular lens, and objective lens.

Compound microscopes have an eyepiece, a head with objectives, and a stage for the specimen. The eyepiece usually has 10X magnification, and objective lenses commonly range from 4X to 100X. The stage may have clips and mechanical parts to move the slide, and light passes through an aperture in the stage. Coarse and fine focus knobs control sharpness, and the slide should be viewed first at low magnification before moving higher.

Microscopy is important in medicine for research, diagnosis, and treatment. It also supports newer approaches such as nanotechnology in medicine, which can reduce the need for more invasive surgery. Surgeons use modified microscopes as well, including head-mounted models operated with foot pedals. These lower-magnification tools help doctors perform delicate procedures such as optical and neurosurgery safely.

Cell Types and Organelles

scientific method

Scientific Method Steps and Controls

The scientific method gives scientists a way to solve problems and explain natural events. Its development grew alongside new ideas in science during the European Renaissance. Thinkers such as Francis Bacon, Galileo, and Isaac Newton helped formalize the process. Although the method has changed over time, much of its basic framework is still used today. The process begins with observation and a clear question. A scientist first notices a natural phenomenon and then asks why it happens. This...

diffusion and osmosis

Cell Membrane Transport and Water Balance

Cell membrane transport and water balance help cells move materials in and out of the cytoplasm. Cell membranes are semipermeable, which means some molecules can pass through while others cannot. The phospholipid bilayer and its embedded proteins control this movement. Some of these proteins act as transport channels for ions and carbohydrates that could not cross on their own. Cells stay small in part because of the surface-area to volume ratio. As a cell grows, its surface area does not keep...

cell structure

Cells are the basic units of life, and their structures help explain how living things work. Cell theory says that every living organism is made of one or more cells, cells are the functional units of organisms, and new cells come from preexisting cells. Cells also share key features, including a plasma membrane, cytoplasm, DNA, and ribosomes. The plasma membrane is a phospholipid bilayer that surrounds the cell. It separates the cell from its environment and controls what enters and leaves.

macromolecules

Biomolecules and Their Tests

Biomolecules are the organic molecules that living things use for structure, energy, and heredity. They all have a carbon backbone and hydrogen atoms, and carbon can form four covalent bonds. That bonding flexibility lets carbon build chains, branches, rings, and other complex shapes. Biomolecules also commonly include oxygen, nitrogen, phosphorus, and sulfur. Small building blocks join together to make larger molecules. These units are called monomers. Two monomers can form a dimer through...

physiology of the circulatory system

Circulatory System: Blood Flow and Pressure

The circulatory system moves blood, oxygen, nutrients, and wastes through the body to support homeostasis. Homeostasis is the stable internal balance that organisms must maintain even when the outside environment changes. Physiology is the study of how body systems work, and the circulatory system is one of the key systems that helps keep internal conditions steady. Body systems are built from cells, tissues, organs, and organ systems. Humans have 11 major organ systems, and they work together...

fundamentals

Explore how prokaryotic and eukaryotic cells differ, what organelles do, and how microscopes reveal cell structures in plants and animals.

Cell Types and Organelles | JoVE K12

Pennsylvania State Academic Standards

Life Science

Structure and Function

3.1.9-12.A

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Cells

Cell structure and function

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

BIO.3

BIO.3.a

LS.2

LS.2.a

LS.2.c

Arizona Science Standards

High School

HS+B.L1

HS+B.L1U1.4

Next Generation Science Standards

From Molecules to Organisms: Structures and Processes

HS-LS1-1

Florida Department of Education

SC.912.L.14

SC.912.L.14.3

SC.912.L.14.5

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

HS-LS1-1.

Inheritance and Variation of Traits

HS-LS1-4.

استعد لتدريس هيكل الخلية من خلال هذا الدليل الإرشادي للمدرسين لمدة 1 دقيقة. يغطي خطوات التحضير الأساسية لمختبر Biology على JoVE Lab Manual.

تحضير المدرّس لـ هيكل الخلية في Biology - أكثر من 7.7K مشاهدة | JoVE Lab Manual

اتبع إجراءات هيكل الخلية خطوة بخطوة في فيديو بروتوكول الطالب هذا لمدة 5 دقيقة. جزء من مجموعة Biology على JoVE Lab Manual.

بروتوكول الطالب لـ هيكل الخلية في Biology - أكثر من 25K 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 ...

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.

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 ...

The Central Dogma

The central dogma explains the flow of genetic information from DNA nucleotides to the amino acid sequence of proteins.
RNA is the Missing Link Between ...

What is Gene Expression?

A gene is a stretch of DNA that serves as the blueprint for functional RNAs and proteins. Since DNA is comprised&#160; of nucleotides and proteins are ...

RNA Structure

The basic structure of RNA consists of a string of ribonucleotides attached by phosphodiester bonds. Although most RNA is single-stranded, it can form ...

Types of RNA

Three main types of RNA are involved in protein synthesis: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). These RNAs perform diverse ...

Transcription

Transcription is the synthesis of RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. ...

Bacterial RNA Polymerase

Eukaryotic RNA Polymerases

General Transcription Factors

Tissue-specific transcription factors contribute to diverse cellular functions in mammals. For example, the gene for beta globin, a major component of ...

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.

Cell Types and Organelles

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards