Sunday, January 22, 2017

Cell, The Beginning

Cells and Life

Cells and Life
 ESSENTIAL QUESTIONS
• How did scientists’ understanding of cells develop?
• What basic substances make up cell?
Have you ever looked up at the night sky and tried to find other planets in our solar systemIt is hard to see them without using telescopeThis is because the other planets are millions of kilometers awayJust like we can use telescopes to see other planetswe can use microscopes to see the basic units of all living thingscellsBut people didnalways know about cellsBecause cells are so smallearly scientists had no tools to study themIt took hundreds of years for scientists to learn about cells.
More than 300 years agoan English scientist named Robert Hooke built microscopeHe used the microscope to look at corkwhich is part of cork oak treebark. What he saw looked like the openings in honeycombas shown in Figure 1. The openings reminded him of the small roomscalled cellswhere monks livedHe called the structures cells, from the Latin word cellula (SEL yuh luh), which means “small rooms.”

(t) Bon Appetit/Alamy, (b) Omikron/Photo Researchers
Figure 1 To Robert Hookethe cells of cork looked like the openings in honeycomb.
The Cell Theory
After Hookediscoveryother scientists began making better microscopes and looking for cells in many other placessuch as pond water and bloodThe newer microscopes enabled scientists to see different structures inside cellsMatthias Schleiden (SHLI dun), German scientist, used one of the new microscopes to look at plant cells. Around the same timeanother German scientistTheodor Schwannused microscope to study animal cellsSchleiden and Schwann realized that plant and animal cells have similar features and carry on similarfunctionssuch as extracting energy from food and eliminating wastes. From this evidenceSchleiden and Schwann concluded that cells are the basic unit of life.

Almost two decades laterRudolf Virchow (VUR koh), German doctorproposed that all cells come from preexisting cellsor cells that already exist.The observations made by SchleidenSchwannand Virchow were combined into one theory

As illustrated in Table 1, the cell theory states that all living things are made ofone or more cellsthe cell is the smallest unit of lifeand all new cells comefrom preexisting cells. After the development of the cell theoryscientists raised more questions about cellsIf all living things are made of cellswhat are cells made of?
1. Key Concept CheckHow did scientists’ understanding of cells develop?

(tl) Tim Fitzharris/Minden Pictures/Getty Images, (tr) James M. Bell/Photo Researchers, (c) Biophoto Associates/Photo Researchers, (bl, bc, br) Dr. Richard Kessel & Dr. Gene Shih/Visuals Unlimited/Getty Images
Table 1 Scientists developed the cell theory after studying cells with microscopes.


In-Class ActivityCell Theory Time Line
As classcreate time line of the important discoveries that led to the development of the cell theoryDraw time line on the board or chart paperAdd entries at the appropriate time pointsFor each entry on the time linenote the scientist and any relevant facts about the discoveryOnce the time line is completecopy the diagram in your Science Journal to help you understand the key principles of the cell theory.

Analyze and Conclude
1. What invention enabled scientists to study cells and develop the cell theory?
2. Which three scientists discovered evidence that led directly to the development of the cell theory?
3. What are the three principles of the cell theory?
REVIEW VOCABULARY
theory
explanation of things or events based on scientific knowledge resulting from many observations and experiments
Basic Cell Substances
Have you ever watched train travel down railroad trackThe locomotive pulls train cars that are hooked togetherLike trainmany of the substances in cells are made of smaller parts that are joined togetherThese substancescalledmacromolecules, form by joining many small molecules together. As you will read later in this lessonmacromolecules have many important roles in cellsBut macromolecules cannot function without one of the most important substances in cellswater.

The Main IngredientWater
 The main ingredient in any cell is waterIt makes up more than 70 percent of cellvolume and is essential for lifeWhy is water such an important moleculeIn addition to making up large part of the inside of cellswater also surrounds cellsThe water surrounding your cells helps to insulate your bodywhich maintains homeostasisor stable internal environment.

The structure of water molecule makes it ideal for dissolving many other substancesSubstances must be in liquid to move into and out of cellswater molecule has two areas:
• An area that is more negative (−), called the negative endthis end can attract the positive part of 
   another 
substance.
• An area that is more positive (+), called the positive endthis end can attract the negative part of 
   another 
substance.
Examine Figure 2 to see how the positive and negative ends of water molecules dissolve salt crystals.
FoodCollection/SuperStock
Figure 2 The positive and negative ends of water molecule attract the positive and negative parts of another substancesimilar to the way magnets are attracted to each other.
Visual CheckWhich part of the salt crystal is attracted to the oxygen in the water molecule?
Macromolecules
Although water is essential for lifeall cells contain other substances that enable them to functionRecall that macro-molecules are large molecules that form when smaller molecules join togetherAs shown in Figure 3, there are four types of macromolecules in cellsnucleic acidsproteinslipidsand carbohydratesEach type of macromolecule has unique functions in cellThese functions range from growth and communication to movement and storage.

Nucleic 
Acids
 Both deoxyribonucleic (dee AHK sih ri boh noo klee ihkacid (DNAand ribonucleic (ri boh noo KLEE ihkacid (RNAare nucleic acidsNucleic acidsare macromolecules that form when long chains of molecules called nucleotides (NEW klee uh tidzjoin together. The order of nucleotides in DNA and RNA is importantIf you change the order of words in sentenceyou can change the meaning of the sentenceIn similar waychanging the order of nucleotides in DNA and 

RNA 
can change the genetic information in cell.
Nucleic acids are important in cells because they contain genetic informationThis information can pass from parents to offspringDNA includes instructions for cell growthcell reproductionand cell processes that enable cell to respond to its environmentDNA is used to make RNARNA is used to make proteins.

Proteins
 The macromolecules necessary for nearly everything cells do are proteinsProteins are long chains of amino acid molecules. You just read that RNA is used to make proteinsRNA contains instructions for joining amino acids together.

Cells 
contain hundreds of proteinsEach protein has unique functionSome proteins help cells communicate with each otherOther proteins transport substances around inside cellsSome proteinssuch as amylase (AM uh laysin salivahelp break down nutrients in foodOther proteinssuch as keratin (KER uh tun)—protein found in hairhornsand feathersprovide structural support.

Lipids
 Another group of macromolecules found in cells is lipidsA lipid is large macromolecule that does not dissolve in water. Because lipids do not mix with waterthey play an important role as protective barriers in cellsThey are also the major part of cell membranesLipids play roles in energy storage and in cell communicationExamples of lipids are cholesterol (kuh LES tuh rawl), phospholipids (fahs foh LIH pids), and vitamin A.
1. Reading CheckWhy are lipids important to cells?
Carbohydrates One sugar moleculetwo sugar moleculesor long chain of sugar molecules make up carbohydrates (kar boh HI drayts). Carbohydrates store energyprovide structural supportand are needed for communication between cellsSugars and starches are carbohydrates that store energyFruits contain sugarsBreads and pastas are mostly starchThe energy in sugars and starches can be released quickly through chemical reactions in cellsCellulose is carbohydrate in the cell walls in plants that provides structural support.
2. Key Concept CheckWhat basic substances make up cell?

Dr. Gopal Murti/Photo Researchers
Figure 3 Each type of macromolecule has special function in cell.
WORD ORIGIN
macromolecule
from Greek makro–, means “long”; and Latin molecula, means “mass
Lesson Review
Visual Summary
The cell theory summarizes the main principles for understanding that thecell is the basic unit of life
James M. Bell/Photo Researchers
Water is the main ingredient in every cell.



nucleic acidsuch as DNAcontains the genetic information for cell.

Dr. Gopal Murti/Photo Researchers
What do you think NOW?
You first read the statements below at the beginning of the lesson.
1. Nonliving things have cells.
2. Cells are made mostly of water.
    Did you change your mind about whether you agree or disagree with the statementsRewrite any false statements to make them true.
Lesson Assessment
Use Vocabulary
1. The __________ __________ states that the cell is the basic unit of all living things.
2. Distinguish between carbohydrate and lipid.
3. Use the term nucleic acid in sentence.

Understand Key Concepts
4. Which macromolecule is made from amino acids?
     A. lipid
     B. protein
     C. carbohydrate
     D. nucleic acid
5. Describe how the invention of the microscope helped scientists understand cells
6. Compare the functions of DNA and proteins in cell.
7. Cholesterol is which type of macromolecule?
     A. carbohydrate
     B. lipid
     C. nucleic acid
     D. protein
8. Genetic information is stored in which macromolecule?
     A. DNA
     B. glucose
     C. lipid
     D. starch
Interpret Graphics
9. Summarize Copy and fill in the graphic organizer below to summarize the main principles of the cell theory.
Example of a graphic organizer with a large oval labeled Cell Theory and three blank oval branching off below it.
10. Analyze How does the structure of the water molecule shown below enable it to interact with other water molecules?

Illustration of a water molecule. The oxygen atom has a negative charge, and the two hydrogen atoms have positive charges.

Critical Thinking
11. Summarize the functions of lipids in cells.
12. Hypothesize why carbohydrates are found in plant cell walls.
13. Evaluate the importance of the microscope to biology.
14. Summarize the role of water in cells.
15. Hypothesize how new cells form from existing cells.
16. Assess According to the cell theorythe cell is the smallest unit of lifeHow does this concept relate to the function of cells?

No comments:

Post a Comment