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Ch 6 A Tour of the Cell

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MicroscopesLight microscope­ uses light

resolving power­measure of clarity of image (min. distancetwo points can be separatedand still seen as two points)

Electron­beam of electrons, instead of light

Scanning electron­looks at surface of organism, film of gold, beam excites electrons of gold and collectedto show image

transmission electron­ looks inside cell,beam aimed at thin section, uses magnets to bend and focus electrons

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Transmission electron micrograph       scanning electron micrograph

rabbit trachea

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How do you think scientists study the components of cells?

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Cell Fractionation­ takes cells apartuses ultracentrifuge ­ 130,000 rpm

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Prokaryotic cell

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Escherichia coli (E. coli)­ gram negative rod

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At a minimum, what structures or components must a cell contain to be considered alive?

Out of the cells living today, which types of cells have the above components?

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Prokaryotic Eukaryotic

circular DNA DNA in strands

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Surface Area to volume Ratio

higher the ratio, the easier it is for cells to exchange materials

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Plasma membrane

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Animal Cell

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Plant Cell

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Importance of membranes

• partition cell into compartments

• help in cell metabolism­have enzymes in membranes­specific metabolic reactions happen here

• allows for many reactions to happen at once in cell

• each membrane has unique make­up of lipids, proteins depending on the function

ex. mitochondria for cell respiration

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Nucleus

• double membrane (each a lipid bilayer) ­ separated by space

• at pore, membranes are fused

• pore complex­lines pores and regulates what goes in and out (large molecules)

• nuclear lamina­ net­like protein filaments, keeps shape of nucleus

• chromatin ­ DNA strands, uncoiled

• nucleolus ­ where ribosomes made

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Ribosomes­ ribosomal RNA and protein

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The Endomembrane system

­made up of many internal membranes

­the membranes are connected to each other or via vessicles (sacs of membrane)

­Each membrane is unique in function

­Includes Inside cellnuclear envelopeendoplasmic reticulumGolgi Apparatuslysosomesvacuolesplasma membrane outside cell

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Endoplasmic reticulum

­is half of all membranes in eukaryotic cell

­includes tubules and cisternae (fluid filled spaces)

­continuous with nuclear envelope

­cisternae is continuous with nuclear envelope space

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Smooth ER

­no ribosomes attached

­lots of enzymes located here ­synthesize lipids (oils, phospholipids, steroids)

­catalyzes a key step in moving glucose from stored glycogen in liver

­allows glucose to leave cell

­other enzymes of liver detoxify drugs/poisons

­muscles cells rely on these enzymes to move calcium for a contraction

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Rough ER

­contains ribosomes attached to it

­found in cells that secrete proteins­polypeptides made by ribosomes go into cisternal space 

­makes membranes by making the membrane proteins and then inserting them directly into the membrane

­has enzymes that make phospholipids from materials in cytosol

­when membrane gets larger, part can become vesicles  and travel to other parts of the endomembrane system

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Golgi apparatus

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­ "packaging and shipping part of a factory"

­flattened membranous cisternae­cis side = receives material (fusing of vesicle)­trans side = giving off side, vesicles leave from this side

­going from cis to trans sides ­ products get modified due to enzymes

­manufactures pectin, and other noncellulose polysaccharides

­packages materials into vesicles to go to other places

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Lysosomes

­membrane bound sac filled with digestive enzymes

­hydrolyzes all organic compounds

­enzymes work at pH 5

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­"Suicide sac" ­ if many  ruptured, can kill cell (autodigestion)

­lysosomal enzymes and its membrane are made by the rough ER and then moved to Golgi

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­fuse to food vacuoles (from phagocytosis) to digest the food­monomers then pass to cytosol to be used by cell

­can also fuse to other parts of cell (orgnanelles/cytosol)­helps keep cell new

­some inherited diseases affect lysosomal metabolism­Tay­Sachs  in brain­Pompe's disease in liver

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Vacuoles= large vesicles­membrane boundTypes:

food vacuoles ­ from phagocytosiscontractile vacuoles ­ in freshwater protists, pump water 

out of cellCentral vacuoles­ in plant cells

tonoplast = membrane around central vacuole (selective)

stores proteins, ions, stores pigments, defense compounds against herbivores

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Review of endomembrane system

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Mitochondria

• sites of cellular respiration, make ATP from sugars, fats, and other fuels 

• not part of the endomembrane system ­ their proteins come from free ribosomes and their own ribosomes

• contain a small amount of DNA (circular like prokaryotes)

• can grow and reproduce by themselves

• eukaryotic cells may have one large mitochondria or many small mitochondria

• move around in cell on tracks of cytoskeleton

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• have smooth outer membrane and a folded inner membrane (cristae)• cristae increase surface area for cell respiration to happen• fluid is between the membranes• inside inner membrane = mitochondrial matrix ­ contains DNA, ribosomes, enzymes, fluid

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Chloroplasts

• found in plants and eukaryotic algae

• sites of photosynthesis

• not part of endomembrane system

• has own DNA (circular), ribosomes

• its protein comes from free ribosomes  and from their own ribosomes

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• type of plastid amyloplasts store starch in roots and tuberschromoplasts store pigments for fruits and flowerschloroplasts contain green pigment chlorophyll ­ produce sugar 

via photosynthesis

• has two membranesinside inner membrane fluid = stroma (Contains DNA, ribosomes & 

enzymes)also contains membranous sacs = thylakoids (stacked as grana ­ where 

light reactions happen)

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Peroxisomes• contain enzymes to transfer hydrogen from substrates to oxygen

­intermediate = hydrogen peroxide (poisonous)­has another enzyme that converts hydrogen peroxide to water

and oxygen gas

• functions:­breakdown fatty acids used in mitochondria for fuel­detoxify alcohol and other harmful compounds­glyoxysomes ­ convert fatty acid in seeds to sugars

• have a single membrane

• not from endomembrane system

• divide when get to a certain size

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Cytoskeleton

= network of fibers throughout cytoplasm

function ­ organizes structures and activities of cell

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Cytoskeleton Support• provides anchorage for organelles and cytosolic enzymes• can come apart in one part of cell and reassemble in another part  

helps to change shape of cell

Cell motility• interacts with motor proteins

­cilia/flagella motor proteins pull cytoskeleton past each other

­happens in muscle cells too• motor molecules also act like "monorails" carrying vesicles or 

organelles• cytoskeleton and motor proteins move materials via streaming

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How motor proteins and cytoskeleton move other things in cell

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Three types of fibers of cytoskeleton

1. microtubules­thickest fibers, hollow rods­made of globular protein ­ tubulin ­ can grow or shrink based on # or tubulin molecules­function: 

a. move chromosomes during cell divisionb. guide motor proteins that carry organelles to different places in cellc. structural support for cilia and flagella

cilia ­ hairlike structures, move like oars, manyflagella ­ one or few, long, whiplike structure

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­grow out of a centrosome near nucleus

­ in animals cells has pair of centrioles with  9 triplets of microtubules in a ring

­during cell  division centrioles replicate 

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Flagella vs. cilia

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­Both cilia and flagella have same structure­core of microtubules covered in plasma membrane­nine doublets of microtubules around a pair at center

= "9 + 2"pattern­anchored by basal body ­ structure is like centriole

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­cilia and flagella  are driven by motor protein called dynein

­dynein grabs, moves and releases the outer microtubules

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II. Microfilaments• =thinnest of cytoskeletal fibers• made of solid rods of actin

• designed to resist tension

• form a network just inside  membrane

• actin  is also found in muscle tissue with myosin, myosin walks along actin so contraction can happen

• actin/myosin divides cytoplasm of animal cells in cell division• also causes amoeboid movement (pseudopodia)

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Actin and myosin in plants cause cytoplasmic streaming=circular flow of cytoplasm, helps move materials

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III. Intermediate filaments

function: bear tension

made from keratins

reinforce cell shape and fix organelle position

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Cell Surfaces and JunctionsCell walls ­ prokaryotes, fungi, some protists

­protects cell, maintains shape, prevents lots of water from coming into cell­support against gravitycomposition changes depending on species

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Extracellular matrixfunction: support, adhesion, movement and regulation­made of glycoproteins (collagen fibers), proteoglycans­integrin proteins connect extracelluar matrix to plasma 

membranecell behavior ­

can influence genes via signaling pathways

helps embryonic tissue orient its microfilaments with ECM

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Types of Cell Junctions

Plasmodesmata­channels between adjacent plant cells­cytosol goes through here

In animalstight junctions ­ membranes of adjacent cells are fused

­form "belts'prevent leakage of extracellular fluid

Desmosomes ­ anchoring junctions, fasten cells together­keratin reinforces desmosomes

Gap Junctions­ communicating junctions­membrane proteins surround pores­salt ions, sugar, amino acids, small molecules pass through here­ in embryos ­ communication for development here

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Animal junctions

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