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

Życie, od największych organizmów po najmniejsze, składa się z komórek. Komórki są budulcem życia i dostarczają materiałów potrzebnych do istnienia życia. 
Podczas gdy komórki ze wszystkich środowisk zawierają podobne struktury, takie jak DNA i białko, istnieją dwa różne typy komórek w zależności od tego, jak takie struktury są zorganizowane wewnętrznie. Komórki prokariotyczne, te należące do bakterii i archeonów, są proste w swojej organizacji. Na przykład, chociaż ich genom jest gęsto upakowany, nie jest otoczony błoną. Komórki eukariotyczne, te tworzące zwierzęta, rośliny i grzyby, są bardziej złożone. Dzielą swoje wewnętrzne struktury na organelle, struktury związane z błoną, które pełnią określone funkcje. W przeciwieństwie do prokariontów, eukariotyczne DNA jest zamknięte w błonie jądrowej. Inne organelle to retikulum endoplazmatyczne, mitochondrium i lizosom. 
Pierwsze komórki na Ziemi pojawiają się w zapisie kopalnym sprzed około 3,7 miliarda lat i uważano, że były prokariotyczne. Komórki eukariotyczne pojawiły się po raz pierwszy około 2,4 miliarda lat temu, kiedy komórka podobna do ameby pochłonęła komórkę bakteryjną i utworzyła stabilne współistnienie. Z biegiem czasu ta komórka w komórce ewoluowała, tworząc struktury takie jak chloroplast i mitochondrium. 
Rośliny i zwierzęta mają również zróżnicowane potrzeby metaboliczne i strukturalne, co prowadzi do dalszych różnic w ich komórkach. Ponieważ rośliny muszą wytwarzać własną energię, komórki roślinne zawierają chloroplasty, które pomagają w fotosyntezie. Komórka roślinna zawiera również dużą wakuolę do przechowywania białek, metabolitów i wody. Wreszcie, komórki roślinne mają również sztywną ścianę komórkową, niezbędną do wzrostu i zatrzymywania wody. 
Ponieważ komórki są tak małe, można je zobaczyć tylko pod mikroskopem. Jednym z najprostszych sposobów oglądania komórek jest mikroskop jasnego pola. Ten mikroskop zawiera źródło światła, soczewkę kondensatora do skupiania światła, soczewkę okularową do oglądania próbki oraz soczewkę obiektywową do powiększenia. Mikroskop to nie jedyna rzecz potrzebna do wizualizacji tego, co niewidzialne. Struktury w komórkach są przezroczyste, więc komórki muszą być zabarwione barwnikami. Na przykład safranina jest używana do barwienia jąder komórkowych na czerwono. 
W tym ćwiczeniu laboratoryjnym użyjesz mikroskopu złożonego do wizualizacji komórek policzków i komórek roślinnych.

struktura komórki

<h4>Tło</h4>
Komórki reprezentują najbardziej podstawowe jednostki biologiczne wszystkich organizmów, niezależnie od tego, czy są to proste, jednokomórkowe organizmy, takie jak bakterie, czy duże, wielokomórkowe organizmy, takie jak słonie i gigantyczne sekwoje. W połowie XIX wieku zaproponowano teorię komórki, aby zdefiniować komórkę, która stwierdza:
<ul>
	<li>Każdy żywy organizm składa się z jednej lub więcej komórek.</li>
	<li>Komórki są jednostkami funkcjonalnymi wszystkich organizmów.</li>
	<li>Wszystkie komórki powstają z wcześniej istniejących komórek.</li>
</ul>
Wszystkie komórki mają wspólne cechy, takie jak błona plazmatyczna, cytoplazma, DNA i rybosomy. Błona plazmatyczna to dwuwarstwa fosfolipidowa, która otacza komórkę. Ta cienka i płynna warstwa wokół komórek służy do izolowania zawartości komórki od jej otoczenia i reguluje wymianę materiału z otoczeniem, jednocześnie ułatwiając interakcje z innymi komórkami. Wewnątrz błony plazmatycznej komórka jest wypełniona żelowym płynem zwanym cytoplazmą, który zawiera cząsteczki organiczne, sole i inne materiały, które są niezbędne dla funkcji komórki. Dlatego w cytoplazmie zachodzą reakcje biochemiczne podtrzymujące życie, które są znane jako procesy metaboliczne. Rodzaje procesów metabolicznych, które komórka może wykonać, zależą od jej informacji genetycznej. Wszystkie komórki wykorzystują DNA jako materiał genetyczny, który jest dziedzicznym planem budowy struktur komórkowych i produktów. Wreszcie, wszystkie komórki używają rybosomów do syntezy swoich produktów białkowych.
Istnieją dwa typy komórek w zależności od lokalizacji ich materiału genetycznego: prokariotyczny, co oznacza "przed jądrem" i eukariotyczne, co oznacza "prawdziwe jądro". Dlatego, podczas gdy oba typy organizmów mają DNA, prokariota, takie jak bakterie, mają nukleoidy lub składniki "podobne do jądra" zamiast jądra, podczas gdy eukarionty mają prawdziwe, związane z błoną jądra, które zawierają ich DNA. Co więcej, prokariota są stosunkowo małe, około 0,1–5,0 mikrometrów (μm), w porównaniu do eukariontów, które zwykle mogą mieć wielkość od 10 do 100 μm. Niewielkie rozmiary prokariontów pozwalają na szybkie i bezproblemowe rozprowadzenie materiałów w komórce oraz realizację procesów metabolicznych, a także szybkie usuwanie odpadów lub innych produktów z komórki. W związku z tym komórki eukariotyczne posiadają wyspecjalizowane struktury zwane organellami, takie jak mitochondria lub aparat Golgiego, które umożliwiają wykonywanie funkcji życiowych.
<h4>Komórka eukariotyczna</h4>
Komórka eukariotyczna jest wspólną cechą pochodną wszystkich eukariontów, co oznacza, że miała jedno pochodzenie, które od tego czasu zostało odziedziczone przez wszystkie eukarionty. Najwcześniejsze komórki eukariotyczne są widoczne w skamieniałościach sprzed około 2,4 miliarda lat i są rozpoznawalne, ponieważ są większe niż komórki prokariotyczne1. Pochodzenie tego typu komórek wynikało ze zdarzenia endosymbiotycznego, w którym jedna komórka podobna do ameby pochłonęła bakterię mikrokokową i utworzyła stabilne współistnienie2. Pochłonięte bakterie przekształciły się w pierwsze organelle wytwarzające energię, mitochondria, które są organellami metabolizmu tlenowego w komórce. Mitochondria mają swój własny oddzielny genom i są podobne wielkością do prokariontów. Zawierają dwie warstwy membran, które obejmują dwa odrębne przedziały. Niektóre z reakcji, które rozkładają wysokoenergetyczne biomolekuły, zachodzą w wewnętrznym przedziale, podczas gdy w zewnętrznym przedziale mieszczą się reakcje, które przechwytują energię uwolnioną z tych związków do cząsteczek adenozynotrifosforanu (ATP), które mają być wykorzystane jako waluta energetyczna komórki.
Jądra i mitochondria nie są jedynymi wspólnymi strukturami komórek eukariotycznych. Inne wszechobecne organelle eukariotyczne to gładka i szorstka retikulum endoplazmatyczne (ER), aparat Golgiego, lizosomy i wakuole. Retikulum endoplazmatyczne oznacza po prostu "sieć wewnątrz plazmy" i jak sama nazwa wskazuje, jest to duża sieć błon wewnątrz komórki, zwłaszcza wokół jądra. Części szorstkiego ER rozciągają się od błony jądrowej i odróżniają się od gładkiego ER szorstkim wyglądem ze względu na liczne rybosomy na ich powierzchni. Szorstki ER jest miejscem syntezy białek, takich jak białka osadzone w błonie plazmatycznej lub białka wydzielane z komórki. W przeciwieństwie do tego, gładki ER wytwarza produkty na bazie lipidów, ale zawiera również enzymy do detoksykacji szkodliwych substancji chemicznych. Stąd komórki wątroby zawierają obfite gładkie ER. Ponadto komórki mięśniowe zawierają znaczne ilości gładkiego ER ze względu na funkcję magazynowania wapnia przez tę organellę, która jest niezbędna do skurczu mięśni. Aparat Golgiego sortuje, modyfikuje i pakuje produkty komórkowe do pęcherzyków, które łączą się z błoną plazmatyczną, aby uwolnić produkty. Niektóre z białek, które są wytwarzane w szorstkim ER, to wewnątrzkomórkowe enzymy trawienne. Enzymy te są upakowane w aparacie Golgiego w specjalnych pęcherzykach zwanych lizosomami. Główną funkcją lizosomów jest trawienie cząstek pokarmu pochłoniętych przez komórkę, a także starych części komórek. Wakuole to woreczki błony komórkowej, które służą jako jednostki magazynujące w komórkach. Mogą służyć do magazynowania wody w celu regulacji zawartości wody w komórce, a także do przechowywania produktów przemiany materii, a nawet trujących cząsteczek, w zależności od typu komórki i organizmu.
<h4>Organelle specyficzne dla królestwa</h4>
Komórki eukariotyczne rozwinęły również odrębne organelle, specyficzne dla każdego królestwa. Na przykład królestwo Plantae i Animalia są eukariotyczne, jednak organelle komórek roślinnych i zwierzęcych różnią się pod względem kluczowym, który pozwala im prowadzić swoje życie odpowiednio jako producenci i konsumenci. Rośliny lądowe muszą rosnąć wysoko i mieć sztywne łodygi do podtrzymywania liści, których używają do fotosyntezy. Muszą również być w stanie zatrzymać wodę pobieraną przez korzenie. Ich komórki odzwierciedlają te specyficzne potrzeby. W przeciwieństwie do komórek zwierzęcych, komórki roślinne mają chloroplasty, które są wykorzystywane do fotosyntezy i często zawierają zielony pigment chlorofil. Dodatkowo są otoczone ścianami komórkowymi, które są sztywnymi warstwami zewnętrznymi wykonanymi z celulozy, które wspomagają wzrost i zatrzymywanie wody. Ponieważ muszą przechowywać duże ilości wody, aby utrzymać ciśnienie wody w komórce, mają większe wakuole niż komórki zwierzęce. Ponadto komórki roślinne mają również inny rodzaj wyspecjalizowanych organelli magazynujących zwanych plastydami, które zawierają pigmenty, a także produkty fotosyntezy, takie jak skrobia. Różnice te są zauważalne i odróżniają komórki roślinne od komórek zwierzęcych: komórki roślinne mają na ogół regularny, prostokątny kształt ze względu na sztywne ściany komórkowe, podczas gdy komórki zwierzęce są zaokrąglone i bardziej nieregularne.
<h4>Mikroskopia</h4>
Niektóre komórki, takie jak oocyty żaby, są wystarczająco duże, aby można je było zobaczyć gołym okiem, ale większości komórek nie można zobaczyć bez pomocy wizualnej. Dlatego naukowcy wykorzystują techniki mikroskopowe do badania struktur komórkowych i odróżniania typów komórek od siebie. Podczas gdy mikroskopy są w stanie powiększyć obiekty, które są trudne lub niemożliwe do zobaczenia ludzkim okiem, większość tkanek naturalnie nie ma pigmentacji. Dlatego stworzono rozwiązania, które mogą selektywnie barwić komórki na podstawie ich składu molekularnego. Pozwala to naukowcom rozróżnić organelle w komórce, typy tkanek w łodydze rośliny i warstwy tłuszczu u zwierząt, żeby wymienić tylko kilka przykładów. Barwnik błękitu metylenowego barwi kwasy nukleinowe martwych komórek, wiążąc się z ujemnie naładowanym DNA. Roztwór safraniny to kolejny biologiczny barwnik, który barwi jądra komórkowe na czerwono. Komórki muszą znajdować się w roztworach barwiących tylko przez krótki czas i mogą być zamontowane natychmiast po etapie barwienia. Powszechnie stosowanymi technikami montażu są montaż na mokro i zanurzenie w oleju. Mocowanie na mokro tworzy się poprzez pobranie próbki i umieszczenie jej na szkiełku podstawowym z płynem między szkiełkiem podstawowym a szkiełkiem nakrywkowym. Próbki komórek są zawieszone w cieczach, takich jak woda lub glicerol. Glicerol lepiej nadaje się do stosowania z żywymi kulturami, ponieważ zapobiega namnażaniu się bakterii3. Olejek immersyjny można dodać na wierzch szkiełka nakrywkowego, aby poprawić widoczność próbki przy dużym powiększeniu. Dzieje się tak, ponieważ olej ma taki sam współczynnik załamania światła jak szkło, co oznacza, że przepuszcza przez niego światło tak samo dobrze, jak szkło. Interfejs szkło-powietrze rozprasza światło bardziej niż olej lub szkło, więc klarowność obrazu jest zaburzona, gdy próbki są montowane "na sucho" lub bez oleju. Po wybarwieniu i zamontowaniu komórek są one gotowe do zbadania pod mikroskopem.
Istnieją różne techniki mikroskopowe, od technologii skanowania elektronowego, która umożliwiła naukowcom oglądanie obiektów na poziomie atomowym, po fluorescencyjne obrazowanie żywych komórek, które umożliwia monitorowanie ruchu cząsteczek w czasie rzeczywistym w poszczególnych komórkach4. Mikroskopia jasnego pola jest najprostszą techniką mikroskopową, wymagającą jedynie źródła światła halogenowego, soczewki kondensatora do skupienia światła, soczewki okularowej do oglądania obrazu i soczewki obiektywowej do powiększenia obrazu. W przypadku każdej techniki mikroskopowej ważne jest, aby zrozumieć części mikroskopu przed jego użyciem. Ogólnie rzecz biorąc, mikroskopy złożone używane do obrazowania w jasnym polu mają okular w górnej części lunety, który jest przymocowany do głowy i obiektywów. Okular ma powiększenie 10X, a soczewki obiektywowe są ustawione na określone powiększenie w zakresie 4X-100X. W standardowym mikroskopie znajduje się od trzech do pięciu obiektywów. Cele wskazują w dół na scenę, w której umieszcza się okaz do oglądania. Scena często składa się z części mechanicznych i klipsów scenicznych do trzymania slajdu i przesuwania go podczas oglądania. Przysłona to otwór w scenie, przez który przechodzi światło. Światło to jest kontrolowane przez regulowaną soczewkę kondensatora nad oświetlaczem lub źródłem światła. Aby kontrolować powiększenie stolika dla oglądanego obiektu, mikroskopy są wyposażone w pokrętła regulacji ostrości zgrubnej i precyzyjnej. Pokrętło zgrubnego ustawiania ostrości porusza się w większej skali niż precyzyjne ustawianie ostrości, ale znajdują się one na tej samej osi. Precyzyjna ostrość jest przydatna, gdy obiekt na stole montażowym zbliżył się do celów. Ważne jest, aby obiektyw nie dotykał obiektu na stoliku, ponieważ może to porysować soczewkę. Obiekty powinny być zawsze najpierw oglądane na obiektywie o najmniejszym powiększeniu i wyraźnie ostre przed przełączeniem na obiektywy o wyższym powiększeniu.
Mikroskopia jest ważnym narzędziem w wielu aspektach dziedziny medycyny, w tym w badaniach, diagnozie i leczeniu. Ma to zastosowanie w medycynie, jako nowej metody leczenia w miejsce bardziej inwazyjnej chirurgii5. Chirurdzy korzystają również z mikroskopów, z których niektóre zostały zmodyfikowane tak, aby można je było zamontować na głowie chirurga i są obsługiwane za pomocą pedałów nożnych. Mają one znacznie mniejsze powiększenie niż stosowane obecnie mikroskopy świetlne, ale ułatwiają bezpieczne wykonywanie delikatnych zabiegów, takich jak chirurgia optyczna i neurochirurgiczna.
<h4>Odwołania</h4>
<ol class="referencje">
	<li>Bengtson S, Rasmussen B, Ivarsson M, Muhling J, Broman C, Marone F, Stampanoni M, Bekker A. Grzybopodobne skamieniałości grzybni w pęcherzykowym bazalcie sprzed 2,4 miliarda lat. Natura, ekologia i ewolucja. 2017, Vol. 1, Numer artykułu: 0141.</li>
	<li>Vellai T, Vida G. Pochodzenie eukariontów: różnica między komórkami prokariotycznymi i eukariotycznymi. Proc. R. Soc. Lond. B. 1999, Vol. 266, 1571-1577.</li>
	<li>Gouet V, Roger G, Fonty C, Andre P. Wpływ glicerolu na wzrost, adhezję i aktywność celulolityczną bakterii celulolitycznych żwacza i grzybów beztlenowych. Aktualna mikrobiologia. 24, 1992, tom 4, 197-201.</li>
	<li>Cognet L, Leduc C, Lounis B. Postępy w śledzeniu pojedynczych cząstek w żywych komórkach i dynamicznym obrazowaniu w superrozdzielczości. Curr opin chem biol. 2014, czerwiec; 20:78-85.</li>
	<li>Asiyanbola B, Soboyejo W. Dla chirurga: wprowadzenie do nanotechnologii. J Surg Educ. 2008, tom 65, 2 (155-61).</li>
</ol>

Struktura komórki

Tło
Komórki reprezentują najbardziej podstawowe jednostki biologiczne wszystkich organizmów, niezależnie od tego, czy są to proste, jednokomórkowe organizmy, takie jak bakterie, czy duże, ...

Education

JoVE Lab Manual

Biologia

Fundamentals

Podstawy

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.

Przygotuj się do nauczania Struktura komórki dzięki temu 1-minutowemu przewodnikowi dla instruktorów. Obejmuje kluczowe kroki przygotowawcze dla laboratorium Biology na JoVE Lab Manual.

Przygotowanie instruktora do Struktura komórki w Biology - Ponad 7.7K wyświetleń | JoVE Lab Manual

Postępuj zgodnie z procedurami Struktura komórki krok po kroku w tym 5-minutowym filmie z protokołem studenckim. Część kolekcji Biology na JoVE Lab Manual.

Protokół studencki dla Struktura komórki w Biology - Ponad 25K wyświetleń | 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

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