Sunday, January 22, 2017

Cell Structure and Function

Cell Structure and Function

Links
Cell Shape and Movement
You might recall that all living things are made up of one or more cellsAs illustrated in Figure 1, cells come in many shapes and sizesThe size and shape of cell relates to its job or functionFor examplehuman red blood cell cannot be seen without microscopeIts small size and disk shape enable it to pass easily through the smallest blood vesselsThe shape of nerve cell enables it to send signals over long distancesSome plant cells are hollow and make up tube like structures that carry materials throughout plant.
The structures that make up cell also have unique functionsThink about how the players on football team perform different tasks to move the ball down the fieldIn similar waycell is made of different structures that perform different functions that keep cell aliveYou will read about some of these structures in this lesson.
Figure 1 The shape of cell relates to the function it performs.
Cell Membrane
Although different types of cells perform different functionsall cells have some structures in commonAs shown in Figure 2 and Figure 3, every cell is surrounded by protective covering called membraneThe cell membrane is flexible covering that protects the inside of cell from the environment outside cellCell membranes are mostly made of two different macromoleculesproteins and type of lipid called phospholipidsThink again about football teamThe defensive line tries to stop the other team from moving forward with the footballIn similar waycell membrane protects the cell from the outside environment.

How does the cell get nutrients? The cell membrane...

Diffusion is process of things moving in and out of the cell membrane to maintain homeostasis (balance). Osmosis is diffusion with water.
The amount of water and nutrients inside and outside the cell determines the flow of water through the membrane.


             Hypotonic               Isotonic                                     Hypertonic
            more water less solute        equal amounts of solute and water              more solute, less water    
            water leaves                         nothing happens                                            water enters membrane
1. Reading CheckWhat are cell membranes made of?
Figure 2 The cell wall maintains the shape of plant cell.
Figure 3 The cytoskeleton maintains the shape of an animal cell.
Visual CheckCompare this animal cell to the plant cell in Figure 2.
Cell Wall
Every cell has cell membranebut some cells are also surrounded by structure called the cell wallPlant cells such as the one in Figure 2, fungal cellsbacteriaand some types of protists have cell wallsA cell wall is stiff structure outside the cell membranecell wall protects cell from attack by viruses and other harmful organismsIn some plant cells and fungal cellscell wall helps maintain the cellshape and gives structural support.
Cell Appendages
Armslegsclawsand antennae are all types of appendagesCells can have appendages tooCell appendages are often used for movementFlagella (fluh JEH luhsingularflagellumare longtail-like appendages that whip back and forth and move cellcell can also have cilia (SIH lee uhsingularciliumlike the ones shown in Figure 4. Cilia are shorthairlike structuresThey can move cell or move molecules away from cellmicroscopic organism called paramecium (pa ruh MEE shee ummoves around its watery environment using its ciliaThe cilia in your windpipe move harmful substances away from your lungs.

SPL/Photo Researchers
Figure 4 Lung cells have cilia that help move fluids and foreign materials.
Cytoplasm and the Cytoskeleton
You might recall that water is the main ingredient in cellMost of this water is in the cytoplasm, fluid inside cell that contains salts and other moleculesThe cytoplasm also contains cellcytoskeletonThe cytoskeleton is network of threadlike proteins that are joined togetherThe proteins form framework inside cellThis framework gives cell its shape and helps it moveCilia and flagella are made from the same proteins that make up the cytoskeleton.
ACADEMIC VOCABULARY
function
(noun) the purpose for which something is used
WORD ORIGIN
cytoplasm
from Greek kytos, means “hollow vessel”; and plasma, means “something molded
Cell Types
Recall that the use of microscopes enabled scientists to discover cellsWith more advanced microscopesscientists discovered that all cells can be grouped into two types— prokaryotic (proh ka ree AH tihkcells and eukaryotic (yew ker ee AH tihkcells.
Prokaryotic Cells
The genetic material in prokaryotic cell is not surrounded by membraneas shown in Figure 5. This is the most important feature of prokaryotic cellProkaryotic cells also do not have many of the other cell parts that you will read about later in this lessonMost prokaryotic cells are unicellular organisms and are called prokaryotes.
Figure 5 In prokaryotic cellsthe genetic material floats freely in the cytoplasm.
Eukaryotic Cells
Plantsanimalsfungiand protists are all made of eukaryotic cellssuch as the ones shown in Figure 2 and Figure 3, and are called eukaryotesWith few exceptionseach eukaryotic cell has genetic material that is surrounded by membraneEvery eukaryotic cell also has other structurescalled organelles,which have specialized functionsMost organelles are surrounded by membranes.

Eukaryotic cells are usually larger than prokaryotic cellsAbout ten prokaryotic cells would fit inside one eukaryotic cell.

1
.
 Key Concept CheckHow are prokaryotic cells and eukaryotic cells similarand how are they 
    different
?
Cell Organelles
As you have just readorganelles are eukaryotic cell structures with specific functionsOrganelles enable cells to carry out different functions at the same timeFor examplecells can obtain energy from foodstore informationmake macromoleculesand get rid of waste materials all at the same time because different organelles perform the different tasks.
The Nucleus
The largest organelle inside most eukaryotic cells is the nucleusshown in Figure 6. The nucleus is the part of eukaryotic cell that directs cell activities and contains genetic information stored in DNA. DNA is organized into structures called chromosomesThe number of chromosomes in nucleus is different for different species of organismsFor examplekangaroo cells contain six pairs of chromosomesMost human cells contain 23 pairs of chromosomes.
In addition to chromosomesthe nucleus contains proteins and an organelle called the nucleolus (new KLEE uh lus). The nucleolus is often seen as large dark spot in the nucleus of cellThe nucleolus makes ribosomesorganelles that are involved in the production of proteinsYou will read about ribosomes later in this lesson.
Surrounding the nucleus are two membranes that form structure called the nuclear envelopeThe nuclear envelope contains many poresCertain moleculessuch as ribosomes and RNAmove into and out of the nucleus through these pores.
1. Reading CheckWhat is the nuclear envelope?

(r) Dr. Donald Fawcett/Visuals Unlimited/Getty Images
Figure 6 The nucleus directs cell activity and is surrounded by membrane.
Manufacturing Molecules
You might recall that proteins are important molecules in cellsProteins are made on small structures called ribosomesUnlike other cell organellesribosome is not surrounded by membraneRibosomes are in cellcytoplasmThey also can be attached to weblike organelle called the endoplasmic  (en duh PLAZ mihk • rih TIHK yuh lum), or ERAs shown in Figure 7, the ER spreads from the nucleus throughout most of the cytoplasmER with ribosomes on its surface is called rough ERRough ER is the site of protein productionER without ribosomes is called smooth ERIt makes lipids such as cholesterolSmooth ER is important because it helps remove harmful substances from cell.
2. Reading CheckContrast smooth ER and rough ER.

(l) Dr. Donald Fawcett/Visuals Unlimited/Getty Images, (r) Dennis Kunkel / Phototake
Figure 7 The endoplasmic reticulum is made of many folded membranesMitochondria provide cell with usable energy.
Processing Energy
All living things require energy in order to surviveCells process some energy in specialized organellesMost eukaryotic cells contain hundreds of organelles called mitochondria (mi tuh KAHN dree uhsingularmitochondrion), shown in Figure 7.Some cells in human heart can contain thousand mitochondria.
Like the nucleusmitochondrion is surrounded by two membranesEnergy is released during chemical reactions that occur in the mitochondriaThis energy is stored in high-energy molecules called ATPadenosine triphosphate (uh DEH nuh seen • tri FAHS fayt). ATP is the fuel for cellular processes such as growthcell divisionand material transport.
Plant cells and some protists, such as algaealso contain organelles called chloroplasts (KLOR uh plasts), shown in Figure 8. Chloroplasts are membrane-bound organelles that use light energy and make foodsugar called glucosefrom water and carbon dioxide in process known as photosynthesis (foh toh SIHN thuh sus). The sugar contains stored chemical energy that can be released when cell needs it.
3. Reading CheckWhich types of cells contain chloroplasts?

(l) Dr. R. Howard Berg/Visuals Unlimited/Getty Images, (r) Dennis Kunkel / Phototake
Figure 8 Plant cells have chloroplasts that use light energy and make foodThe Golgi apparatus packages materials into vesicles.
ProcessingTransportingand Storing Molecules
Near the ER is an organelle that looks like stack of pancakesThis is the Golgi(GAWL jeeapparatusshown in Figure 8. It prepares proteins for their specific jobs or functionsThen it packages the proteins into tinymembrane-boundball-like structures called vesiclesVesicles are organelles that transport substances from one area of cell to another area of cellSome vesicles in an animal cell are called lysosomesLysosomes contain substances that help break down and recycle cellular components.
Some cells also have saclike structures called vacuoles (VA kyuh wohlz). Vacuoles are organelles that store foodwaterand waste materialtypical plant cell usually has one large vacuole that stores water and other substancesSome animal cells have many small vacuoles.
4. Key Concept CheckWhat is the function of the Golgi apparatus?
SCIENCE USE V. COMMON USE
envelope
Science Use an outer covering
Common Use flat paper container for letter
Lesson Review
Visual Summary
cell is protected by flexible covering called the cell membrane.
Cells can be grouped into two typesprokaryotic cells andeukaryotic cells.
In chloroplastlight energy is used for making sugars in process called photosynthesis.

Dr. R. Howard Berg/Visuals Unlimited/Getty Images
Lesson Assessment
Use Vocabulary
1. Distinguish between the cell wall and the cell membrane.
2. Use the terms mitochondria and chloroplasts in sentence.
3. Define organelle in your own words.
Understand Key Concepts
4. The nucleus of eukaryotic cell contains genetic information stored in DNADNA is organized 
     into 
what structures?
     A. chromosomes
     B. lysosomes
     C. mitochondria
     D. ribosomes
5. Which organelle is used to store water?
     A. chloroplast
     B. lysosome
     C. nucleus
     D. vacuole
6. Explain the role of the cytoskeleton.
7. Draw prokaryotic cell and label its parts.
8. Compare the roles of the endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus.
9. The arrow below is pointing to which cell part?

Illustration of a plant cell; a red arrow is pointing at the outer covering of the cell
     A. chloroplast
     B. mitochondrion
     C. cell membrane
     D. cell wall
10. Which best describes vacuoles?
     A. lipids
     B. proteins
     C. contained in mitochondria
     D. storage compartments
11. Which cell shown below can send signals over long distances?
A. Illustration of a muscle cell
B. Illustration of a white blood cell
C. Illustration of a nerve cell
D. Illustration of a red blood cell
2. The figure below shows cellWhat is the arrow pointing to?

Illustration of an animal cell with an arrow pointing to the fluid in the cell
     A. chloroplast
     B. cytoplasm
     C. mitochondrion
     D. nucleus
Interpret Graphics
13. Explain how the structure of the cells below relates to their function.

Illustration of tube-shaped plant xylem cells
14. Compare Copy the table below and fill it in to compare the structures of plant cell to the 
     structures 
of an animal cell.

Example of a three-column table used to comapre the structures in plant and animal cells
Critical Thinking
15. List the function of each of the following cell partscell membranecell wallchloroplast, cytoplasmcytoskeletonmitochondrionand nucleus.
16. Name the kinds of organisms that have cells with cell wallsName the kinds of organisms that have cells without cell wallsBriefly describe the benefits of cell walls for organisms.
17. Draw simple diagrams of an animal cell and plant cellLabel the nucleusthe cytoplasmthe mitochondriathe cell membranethe chloroplaststhe cell walland the central vacuole in the appropriate cellsBriefly describe the main differences between the two cells.
18. Analyze Why are most organelles surrounded by membranes?
19. Compare the features of eukaryotic and prokaryotic cells.
20. Compare prokaryotes and eukaryotes by copying and filling in the table below.

Example of a three-column table to compare the structures in eukaryotic cells and prokaryotic cells
21. The photo below shows protozoanWhat structures enable it to get food into its mouth?

Color-enhanced micrograph of a protozoan with its mouth open and cilia coming out of its mouth
DrDennis Kunkel/Visuals Unlimited/Getty Images

Writing 
in Science
22. Write five sentence paragraph relating the cytoskeleton to the walls of buildingBe sure to include topic sentence and concluding sentence in your paragraph.

No comments:

Post a Comment