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

כל מה שחי זקוק למקור אנרגיה כדי לתדלק את פעילותו. בסופו של דבר, מקור האנרגיה הזה הוא השמש. כיצד, אם כן, רתמו האורגניזמים על כדור הארץ את האנרגיה הזו? הכל מתחיל בפוטוסינתיסייזרים. אורגניזמים אלה מסוגלים לקחת פחמן דו-חמצני ומים ולאחר מכן להשתמש באנרגיה שנלכדה מהשמש כפוטונים כדי לאלץ את המולקולות האלה יחד, לייצר גלוקוז וחמצן. הגלוקוז הוא המפתח לשלב הקריטי הבא, כזה שכמעט כל האורגניזמים משתמשים בו בצורה זו או אחרת - נשימה תאית. נשימה תאית מתבצעת על ידי אנזימים, או בקרום התא בפרוקריוטים או במיטוכונדריה באיקריוטים.

התגובה הכימית מתחילה בפירוק הגלוקוז באמצעות חמצן כדי ליצור שוב פחמן דו-חמצני ומים, אך בתהליך, האנרגיה שהושקעה במקור בייצור מולקולת הגלוקוז מגיעה לשני מקומות חדשים. אחת מהן היא סינתזה של מולקולות ATP, או אדנוזין טריפוספט, מקור אנרגיה שתאים יכולים להשתמש בו בקלות. השאר הולך לאיבוד כחום. עד כה, דיברנו על סוג של נשימה תאית המשתמשת בחמצן, וזה נקרא נשימה אירובית, אבל כמה אורגניזמים ותאים מסוגלים לעשות נשימה בהיעדר חמצן. זה נקרא נשימה אנאירובית. ובמקום לייצר CO2 ומים, תהליך זה מייצר אתנול כתוצר לוואי. תסיסה היא דוגמה לסוג זה של נשימה. כך שמרים מסוגלים לייצר אלכוהול במיכלים אטומים. אנו יכולים להשתמש בכלי שנקרא רספירומטר כדי למדוד נשימה אירובית. בפשטות, מכשיר זה מודד את כמות החמצן המשמשת אורגניזם, נובט זרעי צמחים במקרה זה. זרעים נובטים נושמים, מה שאומר שאנו יכולים לצפות שהם ישתמשו בחמצן וישחררו פחמן דו חמצני. עדיין אין להם את החלקים הירוקים שלהם, אז הם לא עושים פוטוסינתזה.

מדידת נשימה ברספירומטר משתמשת בשיטה חכמה המבוססת על חוק הגז האידיאלי, P פעמים V שווה n פעמים R פעמים T. P הוא הלחץ של המערכת. V הוא נפח הגז. n הוא מספר השומות של הגז הקיימות. R הוא קבוע הגז האידיאלי... ו-T היא הטמפרטורה המוחלטת. לסיכום פשוט, זה אומר שאתה יכול להבין כמה מולקולות של גז נמצאות בדגימה על ידי מדידת הנפח שלה, בהנחה שאתה יודע את הלחץ והטמפרטורה, כי R הוא קבוע.

רספירומטרים מכילים אשלגן הידרוקסיד, אשר לוכד פחמן דו חמצני בצורה מוצקה כמו אשלגן פחמתי. לכן, בשל הנשימה התאית, החמצן בצינור האטום מנוצל על ידי הזרעים, והם משחררים פחמן דו חמצני, שבתורו נלכד כאשלגן פחמתי. לכן, ככל שהנשימה התאית מתקדמת, נפח הגז הכולל בתוך המערכת פוחת. אנו יכולים לכמת זאת על ידי הצמדת הרספירומטר למכשיר שנקרא מנומטר. כאן, כאשר מולקולות החמצן נצרכות, הלחץ יורד בתוך תא הרספירומטר, ונוזל צבעוני בתוך צינור נימי זעיר נמשך לכיוון הלחץ המופחת. לאחר מכן אנו יכולים להעריך את כמות הגז שנותרה בצינור הרספירומטר על ידי קריאת הערך ברמת המנומטר. מערכת רב-תכליתית זו יכולה להיות מוגדרת עם משתנים רבים ושונים, כמו טמפרטורות שונות למשל, וניתן להשתמש בה כדי לבחון את קצב הנשימה בסוגים רבים ושונים של אורגניזמים חיים.

במעבדה זו תשתמשו ברספירומטר ובמנומטר כדי למדוד את קצב הנשימה של זרעים נובטים.

נשימה תאית

<h4>אוטוטרופים והטרוטרופים</h4>

אורגניזמים חיים זקוקים לקלט מתמשך של אנרגיה כדי לשמור על תפקודים תאיים ואורגניזמים כגון צמיחה, תיקון, תנועה, הגנה ורבייה. תאים יכולים להשתמש באנרגיה כימית רק כדי לתדלק את תפקודיהם, ולכן הם צריכים לקצור אנרגיה מקשרים כימיים של ביומולקולות, כגון סוכרים ושומנים. אורגניזמים אוטוטרופיים, כלומר צמחים, אצות וחיידקים פוטוסינתטיים וכימוסינתטיים, ממירים חומרים אנאורגניים לביומולקולות כאלה על ידי רתימת אנרגיה מהסביבה, למשל מאור השמש במהלך הפוטוסינתזה. אורגניזמים הטרוטרופיים אינם מסוגלים לסנתז ביומולקולות בעלות אנרגיה גבוהה מחומרים אנאורגניים, ולכן הם משיגים אנרגיה על ידי צריכת תרכובות פחמן המיוצרות על ידי אורגניזמים אחרים, בעיקר מאוטוטרופים. כאשר יש צורך באנרגיה, קשרים כימיים של תרכובות פחמן נשברים כדי לקצור את האנרגיה המאוחסנת בקשרים אלה. התהליכים לקצירת אנרגיה מביומולקולות נקראים נשימה תאית.

נשימה תאית מתרחשת הן באורגניזמים אוטוטרופיים והן באורגניזמים הטרוטרופיים, כאשר האנרגיה הופכת זמינה לאורגניזם בדרך כלל באמצעות המרה של אדנוזין דיפוספט (ADP) לאדנוזין טריפוספט (ATP). ישנם שני סוגים עיקריים של נשימה תאית – נשימה אירובית ונשימה אנאירובית. נשימה אירובית היא סוג מסוים של נשימה תאית, שבה חמצן (O2) נדרש ליצירת ATP. במקרה זה, גלוקוז (C6H12O6) יכול להיות מחומצן לחלוטין בסדרה של תגובות אנזימטיות לייצר פחמן דו חמצני (CO2) ומים (H2O).

<h4>נשימה אירובית</h4>

נשימה אירובית מתרחשת בשלושה שלבים. תהליך שנקרא גליקוליזה מפצל גלוקוז לשתי מולקולות תלת-פחמניות שנקראות פירובט. תהליך זה משחרר אנרגיה, שחלקה מועבר ל-ATP. לאחר מכן, מולקולות פירובט נכנסות למיטוכונדריה כדי לקחת חלק בסדרה של תגובות שנקראות מחזור קרבס, הידוע גם בשם מחזור חומצת לימון. זה משלים את פירוק הגלוקוז, קצירת חלק מהאנרגיה ל-ATP והעברת אלקטרונים למולקולות נושאות. בשלב האחרון, המכונה זרחן חמצוני, אלקטרונים עוברים דרך מערכת הובלת אלקטרונים בקרום הפנימי של המיטוכונדריה, אשר שומרת על שיפוע של יוני מימן. תאים רותמים את האנרגיה של שיפוע פרוטון זה כדי לייצר את רוב ה- ATP במהלך נשימה אירובית.

<h4>נשימה אנאירובית</h4>

נשימה אירובית דורשת חמצן, עם זאת, ישנם אורגניזמים רבים שחיים במקומות שבהם חמצן אינו זמין או שבהם כימיקלים אחרים מציפים את הסביבה. אקסטרמופילים הם חיידקים שיכולים לחיות במקומות כמו נביעות הידרותרמיות במעמקי האוקיינוס או מערות מתחת למים. במקום להשתמש בחמצן כדי לעבור נשימה תאית, אורגניזמים אלה משתמשים במקבלים אנאורגניים כגון ניטראט או גופרית, אשר ניתן להשיג בקלות רבה יותר בסביבות קשות אלה. תהליך זה נקרא נשימה אנאירובית.

כאשר אין חמצן ונשימה תאית אינה יכולה להתקיים, מתרחשת נשימה אנאירובית מיוחדת הנקראת תסיסה. התסיסה מתחילה בגליקוליזה כדי ללכוד חלק מהאנרגיה המאוחסנת בגלוקוז לתוך ATP. עם זאת, מאחר שזרחן חמצוני אינו מתרחש, התסיסה מייצרת פחות מולקולות ATP מאשר נשימה אירובית. בבני אדם, התסיסה מתרחשת בכדוריות דם אדומות חסרות מיטוכונדריה, כמו גם בשרירים במהלך פעילות מאומצת המייצרת חומצה לקטית כתוצר לוואי, ולכן היא נקראת תסיסה של חומצה לקטית. חיידקים מסוימים מבצעים תסיסה של חומצה לקטית ומשמשים לייצור מוצרים כגון יוגורט. בשמרים, תהליך המכונה תסיסה אלכוהולית מייצר אתנול ופחמן דו חמצני כתוצרי לוואי, ושימש בני אדם להתססת משקאות או בצק תופח.

<h4>פוטוסינתזה</h4>

נשימה תאית יחד עם פוטוסינתזה היא תכונה של העברת אנרגיה וחומר, ומדגישה את האינטראקציה של אורגניזמים עם סביבתם ואורגניזמים אחרים בקהילה. נשימה תאית מתרחשת בתוך תאים בודדים, עם זאת, בקנה מידה של מערכות אקולוגיות, חילופי חמצן ופחמן דו חמצני באמצעות פוטוסינתזה ונשימה תאית משפיעים על רמות חמצן אטמוספרי ופחמן דו חמצני.

באופן מעניין, תהליכי הנשימה התאית והפוטוסינתזה מנוגדים זה לזה, כאשר תוצרי תגובה אחת הם המגיבים של האחרת. פוטוסינתזה מייצרת את הגלוקוז המשמש בנשימה התאית לייצור ATP. גלוקוז זה מומר בחזרה ל-CO2 במהלך הנשימה, שהוא מגיב המשמש בפוטוסינתזה. באופן ספציפי יותר, פוטוסינתזה בונה מולקולת גלוקוז אחת משש מולקולות CO2 ושש מולקולות H2O על ידי לכידת אנרגיה מאור השמש ומשחררת שש מולקולות O2 כתוצר לוואי. נשימה תאית משתמשת בשש מולקולות O2 כדי להמיר מולקולת גלוקוז אחת לשש מולקולות CO2 ושש מולקולות H2O תוך רתימת אנרגיה כמו ATP וחום.

<h4>מדידת נשימה</h4>

מדענים יכולים למדוד את קצב הנשימה התאית באמצעות רספירומטר על ידי הערכת קצב חילופי החמצן. הבנת חוק הגז האידיאלי היא בעלת חשיבות בסיסית לדעת כיצד פועל הרספירומטר. חוק הגז האידיאלי קובע כי ניתן לקבוע את מספר מולקולות הגז במיכל על פי הלחץ, הנפח והטמפרטורה. באופן ספציפי יותר, המכפלה של נפח ולחץ של גז שווה למכפלה של מספר מולקולות הגז, קבוע הגז האידיאלי והטמפרטורה של הגז. רספירומטרים מכילים אשלגן הידרוקסידי אשר לוכד פחמן דו חמצני המיוצר על ידי נשימה בצורה מוצקה כמו אשלגן פחמתי. כאשר תאים צורכים חמצן, נפח הגז במערכת הרספירומטר יורד ללא פחמן דו חמצני כדי להגדיל אותו בחזרה, מה שמאפשר למדענים לחשב את כמות החמצן המשמשת באמצעות משוואת הגז האידיאלית.

נשימה תאית היא תהליך חשוב היוצר אנרגיה שמישה עבור אורגניזמים, ולכן, לימוד ההקשרים שבהם הוא משופר או מעוכב הוא לא רק מעניין, אלא גם הכרחי. במיוחד, מיטוכונדריה חיוניים לנשימה התאית ולכל התנאים המשפיעים על בריאות המיטוכונדריה יש השלכות עצומות על בריאות האורגניזם. לדוגמה, מיופתיות מיטוכונדריאליות הן קבוצה של מחלות נוירומוסקולריות הנגרמות על ידי נזק מיטוכונדריאלי, המשפיע בעיקר על תאי עצב ושריר, הדורשים רמות גבוהות של אנרגיה כדי לתפקד1. יתר על כן, רעלים רבים פועלים על ידי עיכוב נשימה תאית. לדוגמה, ציאניד מעכב את ייצור ה-ATP באמצעות זרחן חמצוני, ובכך הבנת מנגנוני הציאניד או רעלים מטבוליים אחרים מאפשרת טיפול באנשים שנחשפו אליהם2. באופן דומה, תרופות מסוימות כגון אנטיביוטיקה מסוימת, כימותרפיה, סטטינים והרדמה יכולות גם להפריע לתפקוד המיטוכונדריה ועשויות שלא להתאים לטיפול בחולים הסובלים מהפרעות מיטוכונדריאליות3.

<h4>הפניות</h4>

<ol class="references">
	<li>לין, MT וביל, MF. תפקוד לקוי של המיטוכונדריה ועקה חמצונית במחלות נוירודגנרטיביות. טבע. 2006, כרך 443, (787-95).</li>
	<li>ביזלי, DMG וגלאס, ויסקונסין. הרעלת ציאניד: פתופיזיולוגיה והמלצות טיפול. רפואה תעסוקתית. כרך 48, 7 (427-31).</li>
	<li>פינסטרר, י. וסגל, ל. תרופות המפריעות להפרעות מיטוכונדריאליות. סמים Chem Toxicol. 2010 , כרך 33, 2 (138-51).</li>
</ol>

אוטוטרופים והטרוטרופים

אורגניזמים חיים דורשים קלט מתמשך של אנרגיה כדי לשמור על תפקודים תאיים ואורגניזם כגון צמיחה, תיקון, ...

Education

JoVE Lab Manual

ביולוגיה

Cellular Processes

תהליכים תאיים

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

התכוננו ללמד את נשימה תאית עם מדריך מדריכים זה באורך 3 דקות. כולל שלבי הכנה מרכזיים עבור מעבדת Biology ב-JoVE Lab Manual.

הכנת מדריך עבור נשימה תאית ב-Biology - 5.2K+ צפיות | JoVE Lab Manual

עקבו אחר הנהלים של נשימה תאית שלב אחר שלב בסרטון פרוטוקול סטודנטים זה באורך 6 דקות. חלק מאוסף Biology ב-JoVE Lab Manual.

פרוטוקול סטודנטים עבור נשימה תאית ב-Biology - 17K+ צפיות | 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