مواضيع المحاضرة: cell organelles
background image

background image

At the end of this lecture the student will be 

able to: 

Define The cell organelles . 

Compare between prokaryotic and 

eukaryotic cells. 

List the types of organelles. 

Describe the Mitochondrial Inheritance .  

Recognize to the Mitochondrial diseases  . 

Recognize to the clinical features  of the  

diseases in this lecture. 
 


background image

In cell biology: an 

organelle

 

is 

a specialized 

subunit within a cell that has a specific 

function, and it is usually separately enclosed 

within it`s own lipid bilayer. 

The name organelle comes from the idea that 

these structures are to cells what an organ is 

to the body (hence the name 

organelle,

 the 

suffix 

-elle

 being a diminutive).  

Organelles are identified by microscopy. 

 There are many types of organelles, 

particularly in eukaryotic cells. 

 While prokaryotes do not possess organelles. 

 


background image

The prokaryotic cell 

is 

-

a simple cell.  

-

It has no nucleus. 

-

 no membrane-bound organelles.  

-

The genetic material of a prokaryotic cell is found 

in a region of the cell known as the 

nucleoid.

  

Bacteria are a fine example of prokaryotic cells 

and divide by a process known as 

binary fission

they duplicate their genetic material, divide in 

half, and produce two identical daughter cells. 

  

 


background image

The eukaryotic cell: 

is 

-

much more complex.  

-

It contains a nucleus, which functions as 

the control center of the cell, directing 

DNA replication, transcription, and cell 

growth. 

-

 Eukaryotic organisms may be unicellular 

or multicellular.  

One of the key features of eukaryotic cells 

is the presence of membrane-bound 

organelles, each with it`s own duties


background image

Eukaryotes 

Prokaryotes 

 fungi, plants, animals 

bacteria, archaea   

Typical organisms 

~ 10–100 µm 

~ 1–5 µm 

Typical size 

true nucleus with 

double membrane 

nucleoid region; no 

true nucleus 

Type of nucleus 

linear molecules 

(chromosomes) with 

histone proteins 

circular (usually) 

DNA 


background image

60S and 40S 

50S and 30S 

Ribosomes 

highly structured by 

endomembranes and a 

cytoskeleton 

very few structures 

Cytoplasmic 

structure 

flagella and cilia containing 

microtubules; lamellipodia 

&filopodia containing actin 

flagella made of flagellin 

Cell movement 

one to several thousand 

(though some lack 

mitochondria) 

none 

Mitochondria 

in algae and plants 

none 

Chloroplasts 

single cells, colonies, higher 

multicellular organisms with 

specialized cells 

usually single cells 

Organization 

Mitosis (fission or budding) 

Meiosis 

Binary fission (simple division) 

Cell division 


background image

background image

    

Eukaryotic Organelles: 

Ribosomes: 

        

1)

 

ribosomes serve as the host organelle for 

protein synthesis

2)

 Eukaryotes have bound ribosomes, which are 

attached to endoplasmic reticula and form 

proteins that tend to be exported from the cell 

or sent to the membrane.  

3)

There are also free ribosomes, which exist 

freely in the cytoplasm and produce proteins 

that remain in the cytoplasm of the cell. 

4)

 Eukaryotic ribosomes are built in a structure 

called the 

nucleolus

 


background image

Prokaryotic ribosomes 

Eukaryotic ribosomes 


background image

Smooth endoplasmic reticulum: 

 

This is a membrane-bound organelle involved 

in lipid synthesis, detoxification, and 

carbohydrate metabolism.  

Liver cells contain a lot of 

smooth endoplasmic 

reticulum (SER) because they host a lot of 

carbohydrate metabolism (glycolysis).  

The liver contains much SER 

for another 

reason—it is the site of alcohol detoxification. 

It is given the name "smooth" endoplasmic 

reticulum 

because there are no ribosomes on 

its cytoplasmic surface

.  

 


background image

background image

   

This membrane-bound organelle is 

termed "rough" 

because of the 

presence of ribosomes on the 

cytoplasmic surface of the cell.  

The proteins produced by this 

organelle are often secreted by the 

cell and carried by vesicles to the 

Golgi apparatus 

for further 

modification. 

 


background image

background image

  Proteins, lipids, and other macromolecules 

are sent to the Golgi to be modified by the 

addition of sugars and other molecules to 

form 

glycoproteins

 The products are then sent in vesicles to 

other parts of the cell, directed by the 

particular changes made by the Golgi.  

       In other words

: storage & packaging of 

materials that will be exported from the cell.  

     


background image

background image

background image

Nucleus

: This is the control center of the cell. 

In eukaryotic cells, this is the storage site of 

genetic material (DNA). 

    It is the site of replication, transcription, and 

posttranscriptional modification of RNA. It also 

contains the nucleolus, the site of ribosome 

synthesis. 

Vacuole

: This is a storage organelle that acts 

as a vault.  

   Vacuoles are quite large in plant cells but 

small in animal cells. 
 


background image

Nucleus  

Vacuole

 


background image

    Cytoskeleton

         The skeleton of cells consists of three 

types of fibers that provide support, shape, 

and mobility to cells:  

microtubules 

Microfilaments 

intermediate filaments 

 

  

1 – Microtubules: 

  

are constructed from 

tubulin

 and have a 

lead role in the separation of cells during cell 

division. 

 Microtubules are also important components 

of cilia and flagella, which are structures that 

aid the movement of particles . 

 


background image

2- Microfilaments:  

    are constructed from 

actin

play a big part in muscular 

contraction.  

3- Intermediate filaments:  

    are constructed from a class of 

proteins called 

keratins

 and are 

thought to function as 

reinforcement for the shape and 

position of organelles in the 

cell. 
 


background image


background image

Peroxisomes:  

 

   1-are single-membrane structures found 

in all eukaryotic cells. They are small, 

membrane-bound structures that use 

molecular oxygen to oxidize organic 

molecules. 

   2-These are organelles containing 

enzymes that produce hydrogen peroxide 

as a by-product while performing various 

functions, such as breakdown of fatty 

acids and detoxification of alcohol in the 

liver. 

   3- also contain an enzyme that converts 

the toxic hydrogen peroxide by-product of 

these reactions into cell-friendly water. 
 


background image

background image

 are special types of vacuoles . 

contain enzymes for use in the 

hydrolytic breakdown of 

macromolecules . 

Three ways to enter a lysosome – 

phagocytosis , autophagy, and 

receptor-mediated endocytosis. 

 


background image

background image

1.

Found in ALL eukaryotic cells (even in 

plant cells)  

2.

Site of aerobic respiration  

sugars + O

2

 - - > ATP + CO

2

 + H

2

So it called “powerhouse of the cell” 

3.

Contain DNA which codes for 

mitochondrial proteins, ribosomes, 

etc.  

 


background image

4. 

Divide by a process similar to binary fission 

when cell divides.  

5. Enclosed in a double membrane system.  

1.

Inner Membrane forms the Cristae 

(invaginations into interior region)  

Site of energy generation (houses of 

energy) 

2.

Matrix is the soluble portion of the 

mitochondria  

A.

Site of carbon metabolism  

B.

Location of mDNA  

C.

Site of mitochondrial protein synthesis 

 


background image

background image

background image

Mammalian cells contain mitochondria which have

their own circular deoxyribonucleic acid (mtDNA).

Mitochondria are only passed on in the cytoplasm of

the egg so that a child inherits all  mitochondria

from his mother.

There are some diseases that are some diseases that

are associated with mutations in mitochondrial DNA.

A woman with such a mutation will therefore pass it

on to all her children whilst a man with the same

mutation will not pass it on to any of his children.

There is often a wide range of severity of disease in

carriers of mitochondrial mutations. Mitochondrial

inheritance is characterized by:

1-Maternal transmission only.

2-Extreme variability in the same family.


background image

The genetics of mtDNA differ from that of DNA in the 

following unique properties: 

1-The mitochondrial genome is maternally inherited:

     The mother transmits her oocyte mtDNA to all of 

her offspring & her daughters transmit their mtDNA 

to the next generation. This is due to the fact that 

during fertilization. The few mitochondria from the 

sperm that enter the egg are rapidly eliminated 

through unknown mechanism. 

2-Mitochondria are polypoid:

      Each human cell has hundreds of mitochondria 

each containing 2-10 mtDNA molecules. At cell 

division mitochondria and their genomes are 

randomly distributed to daughter cells. 


background image

3-The mitochondrial genome has a much faster

evolution rate than the nuclear genome:

The average number of base pair difference

between two human mitochondrial genomes is

estimated to be from 9.5 to 66. This explained

by the fact that, although the mitochondrial

gamma-DNA polymerase may retain a

proofreading activity X certain types of repair

enzymes have been identified in mitochondrial

fractions. 

Mitochondria lack an efficient DNA repair

system, based, for instance, on homologous

recombination or removal of pyrimidine

dimmers. In addition, the mitochondrial

genome lacks protective proteins like

histones, and is physically associated with the

inner mitochondrial membrane, where highly

mutagenic oxygen radicals are generated as

by-products of OXPHOS.


background image

4- Normally, the mitochondrial genotype

of an individual is composed of a single

mtDNA species:

     A condition known as homoplasmy. 

However, the intrinsic propensity of 

mtDNA to mutate randomly can 

occasionally determine a transitory 

condition known as heteroplasmy, 

where the wild-type & the mutant 

genomes co-exist intracellular. 


background image

      Assorted myopathies and neuropathies observed 

clinically in recent years: 

neurologic disorders

ragged red fibers in muscle biopsies

weakness exacerbated by exercise

seizures

(muscle jumps)

dementia with early onsetmovement disorders

stroke-like symptoms

retinopathy

hearing loss

partial blindness

migraine headaches


background image

Combined oxidative 

phosphorylation 

deficiency 5 


background image

background image

CELL 
STRUCTURE

 

LOCATIO
N

 

DESCRIPTIO
N

 

FUNCTIO
N

 

Cell Membrane

 

 

All cells

 

 

Plant - inside 
cell wall

  

 

Animal - 
outer layer; 
cholesterol

  

 

Double layer 
of 
phospholipids 
with proteins

  

 

Selectively 
permeable

  

 

Support

  

 

Protection

  

 

Controls 
movemen
t of 
materials 
in/out of 
cell

  

 

Barrier 
between 
cell and 
its 
environm
ent

  

 

Maintains 
homeosta
sis

  

Nucleus 

 

All cells 

except 

prokaryotes

 

 

Large, oval

  

 

May contain 
1 or more 
nucleoli

  

 

Holds DNA 

  

 

Controls 
cell 
activities

  

 

Contains 
the 
hereditary 
material 
of the cell

  

Nuclear membrane 

 

 
All cells 

except 

prokaryotes

 

 

Surrounds 
nucleus

  

 

Double 
membrane

  

 

Selectively 
permeable

  

 

Controls 
movemen
t of 
materials 
in/out of 
nucleus

  

 


background image

Cytoplasm 

 

All cells

 

 

Clear, thick, 
jellylike 
material 
(cytosol)

  

 

Organelles 
found inside cell 
membrane

  

 

Contains the 
cytoskeleton 
fibers

  

 

Supports and 
protects cell 
organelles

  

Endoplasmic 
reticulum (ER) 

 

 

All cells 

except 

prokaryotes

 

 

Network of 
tubes or 
membranes

  

 

Smooth w/o 
ribosomes

  

 

Rough with 
embedded 
ribosomes

  

 

Connects to 
nuclear 
envelope & cell 
membrane

 

 

Carries 
materials 
through cell

  

 

Aids in 
making 
proteins

  

Ribosome 

 

All cells

 

 

Small bodies 
free or attached 
to ER

  

 

Made of rRNA 
& protein

  

 

Synthesizes 
proteins

  

Mitochondrion

 

 

All cells 

except 

prokaryotes

 

 

Peanut shaped 

  

 

Double 
membrane

  

 

Outer 
membrane 
smooth

  

 

Inner membrane 
folded into 
cristae

  

 

Breaks down 
sugar 
(glucose) 
molecules to 
release 
energy

  

 

Site of 
aerobic 
cellular 
respiration

  

 


background image

Lysosome 

 

Plant - 
uncommon 
Animal - 
common

 

 

Small and round 
with a single 
membrane

  

 

Breaks down 
larger food 
molecules 
into smaller 
molecules

  

 

Digests old 
cell parts

  

nucleolus 

 

All cells 

except 

prokaryotes

 

 

Found inside the 
cell's nucleus

  

 

May have more 
than one

  

 

Disappear 
during cell 
division

  

 

Make 
ribosomes

  

Golgi Apparatus 

 

All cells 

except 

prokaryotes

 

 

Stacks of 
flattened sacs

  

 

Have a cis 
trans face

  

 

Modify 
proteins 
made by the 
cells

  

 

Package & 
export 
proteins

  

Centrioles 

 

Animal cells

 

 

Paired structures 
near the nucleus

  

 

Made of a 
cylinder of 
microtubule 
pairs

  

 

Separate  
chromosome 
pairs during 
mitosis 

 

Cytoskeleton 

 

All cells

 

 

Made of 
microtubules 7 
microfilaments

  

 

Strengthen 
cell & 
maintains the 
shape

  

 

Moves 
organelles 
within the 
cell

  

 


background image

background image

     Thank you

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abbas Ahmed
المشاهدات: لقد قام 11 عضواً و 194 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل