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

החיים, מהאורגניזמים הגדולים ביותר ועד הזעירים ביותר, מורכבים מתאים (cells). תאים הם אבני הבניין לחיים ומספקים את החומרים הדרושים לקיום חיים. 
בעוד שתאים מכל תחומי החיים מכילים מבנים דומים, כגון דנ"א וחלבון, ישנם שני סוגי תאים שונים המבוססים על האופן שבו מבנים כאלה מאורגנים באופן פנימי. תאים פרוקריוטים, אלה של חיידקים וארכאה, פשוטים בארגון שלהם. לדוגמה, בעוד הגנום שלהם צפוף, הוא אינו מוקף בקרום. תאים אאוקריוטים, אלה המרכיבים בעלי חיים, צמחים ופטריות מורכבים יותר. הם ממדרים את המבנים הפנימיים שלהם לאברונים, מבנים הקשורים לקרום המבצעים פונקציות ספציפיות. בניגוד לפרוקריוטים, הדנ"א האיקריוטי סגור בקרום גרעיני. אברונים אחרים כוללים את הרשתית האנדופלסמית, המיטוכונדריה והליזוזום. 
התאים הראשונים על פני כדור הארץ מופיעים בתיעוד המאובנים מלפני כ-3.7 מיליארד שנה וחשבו שהם פרוקריוטיים. תאים אאוקריוטים הופיעו לראשונה לפני כ-2.4 מיליארד שנה, כאשר תא דמוי אמבה בלע תא חיידק ויצר דו-קיום יציב. עם הזמן, התא הזה בתוך התא התפתח ליצירת מבנים כמו הכלורופלסט והמיטוכונדריה. 
לצמחים ולבעלי חיים יש גם צרכים מטבוליים ומבניים מגוונים, מה שמוביל להבדלים נוספים בתאים שלהם. מאחר שצמחים צריכים לייצר אנרגיה בעצמם, תאי צמחים מכילים כלורופלסטים המסייעים בתהליך הפוטוסינתזה. תא הצמח כולל גם חלל גדול לאחסון חלבונים, מטבוליטים ומים. לבסוף, לתאי צמחים יש גם דופן תא קשיחה, הנחוצה לצמיחה ולאגירת מים. 
מכיוון שהתאים קטנים כל כך, ניתן לראות אותם רק באמצעות מיקרוסקופיה. אחת הדרכים הפשוטות ביותר לצפות בתאים היא דרך מיקרוסקופ שדה בהיר. מיקרוסקופ זה מכיל מקור אור, עדשת מעבה למיקוד האור, עדשת עין לצפייה בדגימה, ועדשה אובייקטיבית להגדלה. מיקרוסקופ הוא לא הדבר היחיד הדרוש כדי לדמיין את הבלתי נראה. המבנים בתוך התאים שקופים, ולכן התאים חייבים להיות מוכתמים בצבעים. לדוגמה, ספרנין משמש לצביעת גרעיני תאים באדום. 
בתרגיל מעבדה זה, תשתמש במיקרוסקופ מורכב כדי לדמיין תאי לחי וצמח.

מבנה התא

<h4>רקע</h4>
תאים מייצגים את היחידות הביולוגיות הבסיסיות ביותר של כל האורגניזמים, בין אם מדובר באורגניזמים חד-תאיים פשוטים כמו חיידקים, או אורגניזמים גדולים ורב-תאיים כמו פילים ועצי סקויה ענקיים. באמצע המאהה-19 הוצעה תורת התא להגדרת תא, הקובע:
<ul>
	<li>כל אורגניזם חי מורכב מתאים אחד או יותר.</li>
	<li>התאים הם היחידות התפקודיות של כל האורגניזמים.</li>
	<li>כל התאים נובעים מתאים קיימים.</li>
</ul>
כל התאים חולקים תכונות משותפות כגון קרום פלזמה, ציטופלסמה, דנ"א וריבוזומים. קרום פלזמה הוא דו-שכבה פוספוליפידית המקיפה את התא. שכבה דקה ונוזלית זו סביב התאים משמשת לבידוד תכולת התא מסביבתו ומווסתת את חילופי החומרים עם סביבתו, תוך הקלה על אינטראקציות עם תאים אחרים. בתוך קרום הפלזמה, התא מלא בנוזל דמוי ג'ל הנקרא ציטופלסמה המכיל מולקולות אורגניות, מלחים וחומרים אחרים החיוניים לתפקודי התא. לכן, תגובות ביוכימיות התומכות בחיים, הידועות כתהליכים מטבוליים, מתרחשות בתוך הציטופלסמה. סוגי התהליכים המטבוליים שתא יכול לבצע תלויים במידע הגנטי שלו. כל התאים משתמשים בדנ"א כחומר גנטי, שהוא התוכנית התורשתית לבניית מבנים ותוצרים תאיים. לבסוף, כל התאים משתמשים בריבוזומים כדי לסנתז את תוצרי החלבון שלהם.
ישנם שני סוגים של תאים המבוססים על מיקומם החומרי הגנטי: פרוקריוטי, שפירושו "לפני הגרעין", ואיקריוטי, שפירושו "גרעין אמיתי". לכן, בעוד שלשני סוגי האורגניזמים יש דנ"א, לפרוקריוטים כמו לחיידקים יש גרעינים, או רכיבים "דמויי גרעין" במקום גרעין, בעוד שלאיקריוטים יש גרעינים אמיתיים, הקשורים לקרום, כדי להכיל את הדנ"א שלהם. יתר על כן, פרוקריוטים הם קטנים יחסית, סביב 0.1-5.0 מיקרומטר (מיקרומטר), בהשוואה לאיקריוטים שיכולים בדרך כלל לנוע בין 10-100 מיקרומטר בגודל. גודלם הקטן של הפרוקריוטים מאפשר פיזור מהיר וללא מאמץ של חומרים בתוך התא וביצוע תהליכים מטבוליים, כמו גם פינוי מהיר של פסולת או מוצרים אחרים מהתא. לפיכך, תאים אאוקריוטים יש מבנים מיוחדים המכונה אברונים, כגון מיטוכונדריה או מנגנון Golgi, כדי לאפשר ביצוע של פונקציות חיוניות.
<h4>התא האיקריוטי</h4>
התא האיקריוטי הוא תכונה נגזרת משותפת לכל האיקריוטים, כלומר היה לו מקור יחיד שעבר מאז בירושה לכל האיקריוטים. התאים האיקריוטים המוקדמים ביותר נראים במאובנים לפני כ-2.4 מיליארד שנה, וניתן לזהותם משום שהם גדולים יותר מתאים פרוקריוטים1. מקורו של סוג תא זה נבע מאירוע אנדוסימביוטי שבו תא דמוי אמבה אחד בלע חיידק מיקרוקוקלי ויצר דו-קיום יציב2. החיידקים שנבלעו התפתחו לאברונים הראשונים שמייצרים אנרגיה, מיטוכונדריה, שהם אברוני חילוף החומרים האירובי בתא. למיטוכונדריה גנום נפרד משלהם והם דומים בגודלם לפרוקריוטים. הם מכילים שתי שכבות של קרומים התוחמים שני תאים נפרדים. חלק מהתגובות המפרקות ביומולקולות בעלות אנרגיה גבוהה מתרחשות בתא הפנימי, בעוד שבתא החיצוני נמצאות התגובות שלוכדות את האנרגיה המשתחררת מתרכובות אלה למולקולות אדנוזין טריפוספט (ATP) שישמשו כמטבע האנרגיה של התא.
גרעינים ומיטוכונדריה אינם המבנים המשותפים היחידים של תאים איקריוטים. אברונים אאוקריוטים אחרים הנמצאים בכל מקום הם הרשתית האנדופלסמית החלקה והמחוספסת (ER), מכשיר גולג'י, ליזוזומים וחלליות. רשתית אנדופלסמית פירושה פשוט "רשת בתוך הפלזמה" וכפי ששמה מעיד היא רשת גדולה של קרומים בתוך התא, במיוחד סביב הגרעין. חלקים של חדר המיון המחוספס משתרעים מהקרום הגרעיני ונבדלים מהמיון החלק על ידי המראה המחוספס שלהם בשל ריבוזומים רבים על פני השטח שלהם. מיון גס הוא האתר לסינתזה של חלבונים, כגון החלבונים המשובצים בקרום הפלזמה או החלבונים המופרשים מהתא. לעומת זאת, Smooth ER מייצרת מוצרים מבוססי שומנים אך מכילה גם אנזימים לניקוי רעלים מכימיקלים מזיקים. מכאן שתאי כבד מכילים ER חלק בשפע. כמו כן, תאי שריר מכילים כמויות משמעותיות של ER חלק בגלל הפונקציה אוגרת הסידן של אברון זה, החיוני להתכווצות שרירים. מנגנון גולג'י ממיין, משנה ואורז מוצרים תאיים בתוך שלפוחיות, אשר מתמזגות עם קרום הפלזמה כדי לשחרר את המוצרים. חלק מהחלבונים המיוצרים בחדר המיון המחוספס הם אנזימי עיכול תוך-תאיים. אנזימים אלה ארוזים במנגנון גולג'י לשלפוחיות מיוחדות הנקראות ליזוזומים. התפקיד העיקרי של הליזוזומים הוא לעכל את חלקיקי המזון שנבלעים על ידי התא, כמו גם חלקי תאים ישנים. Vacuoles הם שקי קרום התא המשמשים כיחידות אחסון בתוך התאים. הם עשויים לשמש לאגירת מים כדי לווסת את תכולת המים של התא, כמו גם לאחסן מוצרים מטבוליים או אפילו מולקולות רעילות, בהתאם לסוג התא ואת האורגניזם.
<h4>אברונים ספציפיים לממלכה</h4>
תאים אאוקריוטים פיתחו גם אברונים נפרדים, ספציפיים לכל ממלכה. לדוגמה, הממלכה Plantae ו Animalia הם שניהם אאוקריוטים, אולם אברונים של תאים צמחיים ובעלי חיים שונים בדרכים מפתח המאפשרים להם לנהל את חייהם כיצרנים וצרכנים, בהתאמה. צמחים יבשתיים צריכים לגדול לגובה ולהיות בעלי גבעולים קשיחים כדי להחזיק עלים, בהם הם משתמשים לפוטוסינתזה. הם גם צריכים להיות מסוגלים לשמור על מים שנקלטו על ידי שורשים. התאים שלהם משקפים את הצרכים הספציפיים האלה. בניגוד לתאי בעלי חיים, בתאי צמחים יש כלורופלסטים, המשמשים לפוטוסינתזה ולעתים קרובות מכילים את הפיגמנט הירוק כלורופיל. בנוסף, הם מוקפים בדפנות תאים, שהן שכבות חיצוניות קשיחות העשויות מתאית לתמיכה בגדילה ובאגירת מים. מאחר שהם צריכים לאחסן כמויות גדולות של מים כדי לשמור על לחץ המים בתא, יש להם חללים גדולים יותר מאשר תאים של בעלי חיים. בנוסף, לתאי צמח יש גם סוג נוסף של אברוני אחסון מיוחדים הנקראים פלסטידים, המכילים פיגמנטים וכן מוצרים פוטוסינתטיים כגון עמילן. הבדלים אלה בולטים ומבדילים בין תאי צמחים לתאי בעלי חיים: לתאי צמחים יש בדרך כלל צורה רגילה ומלבנית בשל דפנות התאים הנוקשות שלהם, בעוד שתאי בעלי חיים מעוגלים ולא סדירים יותר.
<h4>מיקרוסקופ</h4>
תאים מסוימים, כגון ביציות צפרדע, גדולים מספיק כדי להיראות בעין בלתי, אך לא ניתן לראות את רוב התאים ללא כל סיוע חזותי. לכן, מדענים משתמשים בטכניקות מיקרוסקופיה כדי לחקור מבני תאים ולהבדיל בין סוגי תאים. בעוד מיקרוסקופים מסוגלים להגדיל אובייקטים שקשה או בלתי אפשרי לראות בעין האנושית, רוב הרקמות חסרות פיגמנטציה באופן טבעי. לכן, נוצרו פתרונות שיכולים להכתים תאים באופן סלקטיבי על סמך ההרכב המולקולרי שלהם. זה מאפשר לחוקרים להבחין בין אברונים בתא, סוגי רקמות בגזע הצמח, ושכבות שומן בבעלי חיים, רק כדי לציין כמה דוגמאות. צבע כחול מתילן מכתים חומצות גרעין של תאים מתים, ונקשר לדנ"א טעון שלילית. תמיסת ספרנין היא צבע ביולוגי נוסף שמכתים את גרעיני התא באדום. התאים צריכים להיות בתמיסות הצביעה רק לפרק זמן קצר, וניתן להרכיב אותם מיד לאחר שלב הצביעה. טכניקות ההרכבה הנפוצות הן הרכבה רטובה וטבילת שמן. תושבת רטובה נוצרת על ידי איסוף דגימה והנחתה על מגלשת זכוכית עם נוזל בין המגלשה לכיסוי. דגימות תאים מושעות בנוזלים כמו מים או גליצרול. גליצרול עדיף להשתמש עם תרביות חיות, כי זה מונע את התפשטות של חיידקים3. ניתן להוסיף שמן טבילה על גבי הכיסוי כדי לשפר את הצפייה בדגימה בהגדלה גבוהה. זה מושג מכיוון שלשמן יש את אותו מקדם שבירה כמו לזכוכית, מה שאומר שהוא מאפשר לאור לעבור דרכו כמו זכוכית. ממשק זכוכית-אוויר מפזר אור יותר מאשר שמן או זכוכית, כך שבהירות התמונה מושפעת כאשר הדגימות מותקנות "יבשות", או ללא שמן. ברגע שהתאים מוכתמים ומורכבים, הם מוכנים להיחקר תחת המיקרוסקופ.
ישנן טכניקות מיקרוסקופיה שונות, החל מטכנולוגיית סריקת אלקטרונים שאפשרה לחוקרים לצפות בעצמים ברמה אטומית ועד להדמיית תאים חיים פלואורסצנטיים המאפשרת ניטור בזמן אמת של תנועת מולקולות בתוך תאים בודדים4. מיקרוסקופ שדה בהיר היא טכניקת המיקרוסקופ הפשוטה ביותר, הדורשת רק אור מקור הלוגן, עדשת מעבה כדי למקד את האור, עדשת עין כדי לראות את התמונה ועדשה אובייקטיבית כדי להגדיל את התמונה. בכל טכניקת מיקרוסקופיה, חשוב להבין את חלקי המיקרוסקופ לפני השימוש בו. באופן כללי, למיקרוסקופים מורכבים המשמשים להדמיית שדה בהיר יש עינית בחלק העליון של הטווח, המחוברת לראש ולמטרות. לעינית יש הגדלה של 10X, ועדשות אובייקטיביות מוגדרות להגדלה מסוימת בטווח של 4X-100X. יש בין שלוש לחמש מטרות במיקרוסקופ סטנדרטי. המטרות מצביעות כלפי מטה אל הבמה, שבה מוצבת דגימה לצפייה. הבמה כוללת לעתים קרובות חלקים מכניים וקליפים לבמה כדי להחזיק שקופית ולהזיז אותה בזמן הצפייה. צמצם הוא חור בשלב שהאור יכול לעבור דרכו. אור זה נשלט על ידי עדשת קונדנסור מתכווננת מעל מאיר, או מקור אור. כדי לשלוט בזום של הבמה עבור האובייקט הנצפה, מיקרוסקופים כוללים ידיות כוונון מיקוד גסות ועדינות. ידית המיקוד הגסה נעה בקנה מידה גדול יותר מהמיקוד הדק, אך הן נמצאות על אותו ציר. המיקוד העדין שימושי כאשר האובייקט על הבמה התקרב למטרות. חשוב לא לתת לעדשה האובייקטיבית לגעת באובייקט על הבמה, מכיוון שהיא יכולה לשרוט את העדשה. יש תמיד להציג אובייקטים תחילה ביעד ההגדלה הנמוך ביותר ולמקד אותם בבירור לפני המעבר למטרות הגדלה גבוהות יותר.
מיקרוסקופיה היא כלי חשוב להיבטים רבים של התחום הרפואי כולל מחקר, אבחון וטיפול. יש לכך יישום של שימוש בננוטכנולוגיה ברפואה, כשיטת טיפול חדשה במקום ניתוח פולשני יותר5. מנתחים עושים שימוש גם במיקרוסקופים, שחלקם הותאמו כך שיורכבו על ראשו של המנתח ומנותחים באמצעות דוושות רגל. אלה הם בהגדלה נמוכה בהרבה אפילו ממיקרוסקופי האור המשמשים כיום, אך הם מאפשרים ביצוע בטוח של הליכים עדינים, כגון אופטיקה ונוירוכירורגיה.
<h4>הפניות</h4>
<ol class="references">
	<li>בנגטסון ס', רסמוסן ב', איוורסון מ', מולינג ג'יי, ברומן ג', מארון פ', סטמפאנוני מ', בקר א'. מאובני תפטיר דמויי פטרייה בבזלת שלפוחית בת 2.4 מיליארד שנה. טבע, אקולוגיה ואבולוציה. 2017, כרך 1, מספר מאמר: 0141.</li>
	<li>Vellai T, Vida G. מקורם של איקריוטים: ההבדל בין תאים פרוקריוטים ואוקריוטים. Proc. R. Soc. Lond. B. 1999, כרך 266, 1571-1577.</li>
	<li>Gouet V, רוג'ר G, Fonty C, אנדרה פ. השפעות גליצרול על גדילה, הידבקות ופעילות צלוליטית של חיידקי רום צלולוליטיים ופטריות אנאירוביות. מיקרוביולוגיה נוכחית. 24, 1992, כרך ד', 197-201.</li>
	<li>Cognet L, Leduc C, Lounis B. התקדמות במעקב אחר חלקיקים חד-תאיים חיים והדמיה דינמית ברזולוציית על. Curr Opin Chem Biol. 2014, יוני; 20:78-85.</li>
	<li>Asiyanbola B, Soboyejo W. למנתח: מבוא לננוטכנולוגיה. J Surg לחנך. 2008, כרך 65, 2 (155-61).</li>
</ol>

רקע
תאים מייצגים את היחידות הביולוגיות הבסיסיות ביותר של כל האורגניזמים, בין אם זה פשוט, אורגניזמים חד תאיים כמו חיידקים, או גדולים, ...

Education

JoVE Lab Manual

ביולוגיה

Fundamentals

יסודות

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.

התכוננו ללמד את מבנה התא עם מדריך מדריכים זה באורך 1 דקות. כולל שלבי הכנה מרכזיים עבור מעבדת Biology ב-JoVE Lab Manual.

הכנת מדריך עבור מבנה התא ב-Biology - 7.7K+ צפיות | JoVE Lab Manual

עקבו אחר הנהלים של מבנה התא שלב אחר שלב בסרטון פרוטוקול סטודנטים זה באורך 5 דקות. חלק מאוסף Biology ב-JoVE Lab Manual.

פרוטוקול סטודנטים עבור מבנה התא ב-Biology - 25K+ 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 ...

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