Textbook Notes (363,178)
Canada (158,245)
Biology (379)
BI110 (214)
Chapter 2

BI110 Chapter 2.docx

11 Pages
Unlock Document

Wilfrid Laurier University
Matthew Smith

Chapter 2: The Cell – An Overview Cell Theory 1. All organisms are composed of one or more cells 2. The cell is the basic structural and functional unit of all living organisms 3. Cells arise only from the division of preexisting cells • Cells first observed in the 100’s by Robert Hooke and Anton van Leeuwenhoek o Hook coined the term “cellulae” o Van Leeuwenhoek described bacteria and protists as “animalcules” • 1800’s o Robert Brown: first to observe the nucleus o Mathias Schleiden: plants are made of cells, and nucleus is important for  development o Theodor Schwann: all animals are made of cells o Rudolf Virshow (Robert Remak): cells only arise from pre­existing cells 2.1 Basic Features of Cell Structure and Function • Cells contain highly organized systems of molecules including the nucleic acids DNA and  RNA which carry hereditary information and direct the manufacture of cellular molecules • Unicellular organisms are capable of independently carrying out all activities necessary for  life 2.1a Cells Are Small and Are Visualized Using a Microscope • All forms of life are grouped into 3 sections: bacteria, archea, and eukarya • Smallest bacteria is 0.5um • Microscopy: technique for producing visible images of objects, biological or otherwise,  that are too small to the human eye (uses microscope). Two common types are light  microscopes (use light to illuminate specimen), and electron microscopes (use electrons to  illuminate specimen) • Magnification: ratio of the object as viewed to its real size • Resolution: minimum distance by which two points in the specimen can be separated  and still be seen as two points (depends on wavelength of light ­ shorter wavelength =  better resolution) 2.1b Cells Have a DNA­Containing Central Region That Is Surrounded by  Cytoplasm • All cells surrounded by plasma membrane (bilayer made of lipids with embedded protein  molecules o Hydrophobic barrier o Selected water soluble substances can penetrate cell membranes through  transport protein channels o Selective movement of ions and water soluble molecules through transport  proteins maintains the specialized internal ionic and molecular environments  required for cellular life • Genes: segments of DNA that code for individual proteins. The central region contains  proteins that help maintain DNA structure and enzymes that duplicate DNA and copy its  information into RNA • Cytoplasm: between plasma membrane and central region o Consists of organelles, cytosol, cytoskeleton o Organelles: small organized structures that are important for cell information o Cytosol: aqueous solution consisting of ions and various organic molecules  o Cytoskeleton: a protein­based framework of filaments maintain proper structure  and help with cell division and chromosome segregation 2.1c Cells Occur in Prokaryotic and Eukaryotic Forms, Each With Distinctive  Structures and Organization • 2 types of cells: eukaryotic and prokaryotic (no nucleus) • prokaryotic cells have tightly folded DNA called a nucleoid that has no boundary  membrane separating it from the cytoplasm and contains the DNA • eukaryotes have DNA in a membrane bound compartment called nucleus Characteristics of Eukaryotic Cells Are Different From Prokaryotic Cells • Separation of FNA and cytosol by nuclear envelope • Presence of membrane­bound compartments with special functions: mitochondria,  chloroplasts, ER, Golgi complex, etc. • Highly specialized motor proteins Prokaryotes and Eukaryotes • Prokaryotic and eukaryotic cells share basic features: o Cytoplasm (everything floating in cytosol – all organelles):  Cytosol (aq solution of cell)  Organelles  Cytoskeleton o DNA organized into chromosomes o Basic cellular processes:  Electron transport chain  Transcription and translation 2.2 Prokaryotic Cells • can be both bacteria and archea • “Pro” is before evolutionary earlier form of life o Make up two of the domains of life: bacteria and Achaea • 3 most common shapes: spherical, rod like, spiral o ex. E. Coli is rod like • Prokaryotic cells lack a nucleus • to make proteins, individual genes in the DNA structure are copied into an RNA structure  called messenger RNA (mRNA). Ribosomes use this info to assemble amino acids into  proteins. Ribosomes consist of a small and large unit (together being a ribosomal unit) • plasma membrane is usually surrounded by cell wall which provides rigidity and protection.  Wall is usually coated with glycocalyx ‘sugar coating’. When attached to cells, it is a  capsule. When diffused with cells, it is a slime layer. This coat helps with protection and  attachment to substances • plasma membrane contains most of molecular systems to help metabolize food molecules  into the chemical energy of ATP • cytoskeleton structures help determine polarity • flagella: rotates in a socket to push cell through liquid (tail) • pili: hair like shafts attach cell to other cells (ex. Sex pili) 2.3 Eukaryotic Cells • divided into protists, fungi, animals, plants o “Eu” means true, and “karyon” means nucleus o True nucleus o Higher form of life, more complex cells 2.3a Eukaryotic Cells Have A True Nucleus and Cytoplasmic Organelles  Enclosed within a Plasma Membrane • contain nucleus enclosed by membranes • cytosol participates in energy metabolism and molecular synthesis and performs  specialized functions in support and motility • some proteins in plasma membrane act as receptors to recognize and bind specific signal  molecules in cell environment and trigger internal responses • proteins can identify cells belonging to the organism so foreign ones can be marked as  pathogens • extracellular structure = lies outside cell membrane 2.3b The Eukaryotic Nucleus Contains Much More DNA Than the Prokaryotic  Nucleoid • nuclear envelope separates nucleus from cytoplasm with two membranes • lamins lines: network of proteins that reinforce inner surface of nuclear envelope • nuclear pore complex is formed by nucleoporins (many types of proteins) and exchanges  components between nucleus and cytoplasm • protein or RNA molecule called cargo associates with a transport protein acting as a  chaperone to shuttle the cargo through the pore • enzymes that are used for replication and repairing need to be imported into the nucleus,  and are distinguished by the presence of a short amino acid sequence called a nuclear  localization signal. Special protein in cytosol recognizes that, binds to the signal, and  moves it into the nuclear complex • nucleoplasm: semi­liquid substance in the nucleus • most space in nucleus is filled with chromatin: combo of DNA and their proteins • Chromosome: one complete DNA molecule with associated proteins • Nucleus can contain one + nucleoli/nucleolus that form around genes coding for rRNA  molecules. Here is where the info in rRNA genes is copied into rRNA molecules, that  combine with proteins to make ribosomal subunits. These units leave the nucleoli and exit  nucleus through nuclear pore complexes to enter the cytoplasm where they join on  mRNA’s to form complete ribosomes 2.3c Eukaryotic Ribosomes Are Either Free in the Cytosol or Attached to  Membranes • Proteins that enter the nucleus become part of the chromatin, line the nuclear envelope, or  remin in solution in the nucleoplasm • Many ribosomes are attached to membranes • Eukaryote ribosomes contain 4 types of rRNA molecules and more than 80 proteins 2.3d An Endomembrane System Divides the Cytoplasm into Functional and  Structural Compartments Endomembrane System • Characteristic feature of eukaryotic cells o Nuclear envelope o ER o Golgi complex o Lysosomes/vacuoles o Vesicles o Plasma membrane  Endomembrane system is a collection of interrelated sacs that divide  the cell into functional and structural compartments. It involves the  synthesis and modification of proteins and their transport into membranes  and organelles or to the outside of the cell, the synthesis of lipids, and  detoxification of toxins • Mitochondria and chloroplasts are not part of the endomembrane system. Both have their  own ribosomes that are different from ones in cytosol and rough ER (look more like  bacterial ribosomes), also have same genome as a prokaryote. Both are similar in size • Vesicles are small compartments that transfer substances between parts of the system • ER: Extensive interconnected network of membranous channels and vesicles o Rough ER:  Connective network of channels called cisternae that are each formed by  a single space called the ER lumen  proteins made on ribosomes enter lumen, unfold into their final form,  chemical modifications (addition of carb to produce glycogen) occur in  lumen, delivered to other regions of cell through vesicles that pinch off ER,  travel through cytosol, join with next organelle to further modification and  distribution (most proteins go to Golgi complex for packaging and sorting  for delivery to final destinations)  ribosome studded and makes proteins that become part of many cell  membranes or are released (selected) from cell. ER ribosomes only make  proteins that need to leave the cytosol or go to any organelle in the  endomembrane system o Smooth ER:  Synthesis of lipids to become part of cell membranes  is the site of many other essential cellular functions • Golgi Complex: o Usually located between rough ER and plasma membrane o Receives proteins from ER ▯ vesicles through cis side o Modifies proteins and adds ‘postal codes’ to proteins o Expires proteins through trans side where they are associated into vesicles again o Flattened membranous sacs o Chemically modifies proteins made in rough ER o Sorts finished proteins to be secreted from cell or embedded in plasma membrane o Slightly different protein and lipid compositions than the ER membrane • Ribosomes: Unifying feature of all cell types: Translation o Bacterial, archaeal and eukaryotic are all slightly different o In eukaryotes, some are free in cytosol, others are attached to endoplasmic  reticulum membranes o Still others are found in mitochondria and chloroplasts o 2 types of ribosomes in eukaryotic/animal cells: found in cytosol and ER o Difference between cytosolic ribosome and ER bound ribosome, is location of  protein. Protein for ER gets made by the ER bound ribosome and cytosolic  proteins are made by cytosolic proteins • Lysosomes: o Function of lysosomes in plants is carried out by central vacuole o Hydrolytic enzymes are synthesized in rough ER, modified in lumen, sent to Golgi  complex, and budded as a lysosome o Digest molecules with hydrolytic enzymes (pH of 5) o Autophagy: digest organelles that aren’t functioning correctly o Phagocytosis: process where some types of cells engulf bacteria to break them  down – these cells contain white blood cells known as phagocytes which play an  important role in the immune system o Lysosome storage disease: one of the hydrolytic enzymes normally found in  the lysosome is absent. As a result, the substr
More Less

Related notes for BI110

Log In


Don't have an account?

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.