مواضيع المحاضرة: Structure and function of cells, Cytology, The cell, cell theory
background image

     

Structure and function of cells 

Cytology 

The  science  that  study  the  cellular  organization  structurally,  functionally 

and  the  relation  of  this  organization  with  metabolic  activities  ,growth 

,differentiation ,evolution ,heredity. 

What Is a Cell? 

The cell is the smallest and basic units of life, and new cells only come from 

preexisting cells, through cell division.  

How Cells Are Organized 

Human  cells  have  a  plasma  membrane,  cytoplasm,  and  a  nucleus.  The 

cytoplasm 

contains several types of organelles. 

Cell theory  

Scientists first observed living cells under the microscope in 1674 by Robert 

Hooke,  referred  to  the  cavities  he  saw  in  cork  as  cells.  Then  scientists 

concluded  that  all  plant  and  animal  tissues  consisted  of  cells.

 

(1839)Theodor  Schwann  &  Matthias  Schleiden"  all  living  things  are  made 

of cells”. 

Rudolf  Virchow in 1858 combined  the ideas and added that  all  cells  come 

from preexisting cells, formulating the cell theory:- 

1-all living things are composed of one or more cells, and cell products. 

2-a single cell is the smallest unite that exhibits all the characteristic of life. 

3-all cells come only from preexisting cells.  


background image

 

The cell 

All animals and plants are made up of cells, which is the smallest unite of 

living materials that can exist dependently or independently . 

Cells are generally members of a community and thus dependent upon other 

cells  for  support  and  survival  .cells  come  in  different  forms  because  they 

have different jobs to do, although there is no such thing as a ̋typical cell̋ .so 

the cell is the structural unite also the cells are the functional unite because 

the functions of living organism are the result of cellular activities. 

If we examine any part of the human body under microscope, we find living 

cells and/or cell products. cell products include materials composed  of dead 

cells and substances resulting from cellular activity. all of our cells divided 

from earlier cell, going to our first cell, the fertilized egg, even that original 

cell come pre- existing cells ,the sperm and egg from our parents. 

Cell Size 

Most  cells  are  small  and  can  be  seen  only  under  a  microscope  .The  small 

size  of  cells  means  that  they  are  measured  using  the  smaller  units  of  the 

metric system. Cells are about 100 micrometers (μ m) in diameter, about the 

width of a human hair . Some large cells (e.g. an egg)can be seen with the 

naked eye .,figure 1 shows the differences of cells sizes. 

The  light  microscope  allows  us  to  see  objects  as  small  as  200  nm 

(nanometers) .that is very small and to see the parts of cell that are smaller 

than  200nm  ,we  need  to  use  an  electron  microscope  ,which  is  big,  more 

expensive and uses beams of electrons (instead of light microscope) to show 

up the cell parts and the minute details of it. We do not see the actual object 

,  but  see  it  is  shadow  or  image  .  so  the  electron  microscope    allows  to 


background image

observe  objects  that  are  0.5  nm  a  part  (magnify  more  than  200,000  times) 

see  figure  2      A  few  cells,  such  as  a  hen’s  egg  or  a  frog’s  egg,  are  large 

enough to be seen by the naked eye, The small size of cells is explained by 

considering the surface area-to-volume ratio of cells. Cells vary in structure 

and    function,  but  they  all  exchange  substances  with  their  environment. 

Nutrients  enter  a  cell,  and  wastes  exit  a  cell  at  its  surface.  Therefore,  the  

greater the  amount of  surface, the greater  the  ability  to get  material in  and 

out of the cell. Large cells are unable to efficiently exchange nutrients and 

waste with their environment because of a decreased surface area-to-volume 

ratio.

 

As the cell increases in size, the surface area increases by the square of 

the width. 

 

 

Unicellular and multicellular organisms 

Cells  can  be  classified  as  either  prokaryotic  or  eukaryotic.  Both  types  of 

cells  have  a  plasma  membrane,  an  outer  membrane  that  regulates  what 

enters and exits a cell.

 

Prokaryotic cells lack a nucleus. While its DNA is 

centrally  placed  within  the  cell,  it  is  not  surrounded  by  a  membrane. 

Prokaryotic  cells  today  are  represented  by  the  bacteria  and  archaea,  which 

differ  mainly  by  their  chemistry.  Bacteria  are  well  known  for  causing 


background image

diseases in humans, but they also have great environmental and commercial 

importance. 

The eukaryotic cell is believed to have evolved from the archaea. The most 

prominent  organelle  within  the  eukaryotic  cell  is  a  nucleus,  a  membrane-

enclosed structure where DNA is found. Each type of eukaryotic organelle 

has  a  specific  function.  Many  organelles  are  surrounded  by  a  membrane, 

which  allows  compartmentalization  of  the  cell.  This  keeps  the  various 

cellular  activities  separated  from  one  another.  The  distinction  between 

prokaryotes  and  eukaryotes  is  considered  to  be  the  most  important 

distinction among groups of organisms. Eukaryotic cells contain membrane-

bound  organelles,  such  as  the  nucleus,  while  prokaryotic  cells  do  not. 

Differences  in  cellular  structure  of  prokaryotes  and  eukaryotes  include  the 

presence of mitochondria and chloroplasts, the cell wall, and the structure of 

chromosomal DNA. 

 All  organisms  except  viruses  are  made  up  of  cells  (viruses  are  not  cells, 

they  have  genetic  materials  DNA  or  RNA  ,lack  of  cell  membrane 

,cytoplasm  and  the  machinery  for  synthesizing  macromolecules  depending 

upon host cell)either :- 

1-  Their  bodies  being  made  up  of  a  single  cell→  Unicellular  organism  like 

protozoa ,yeast and bacteria. 

2-  Their  bodies  being  made  up  of  many  cells  →  multicellular  organism  like 

animals  and  plants

 

cells  in  a  multicellular  organism  are  specialized  in 

structure and function. 

Each cell has a genetic material DNA and cytoplasm with organelles and is 

bounded by a cell membrane. 


background image

In  our  body  there  are  different  types  of  cells(  brain  cells  ,skin  cells)all  of 

these  cells  have  its  unique  function  and  features  and  there  is  a  strong  link 

between structure and function. 

 

 

 

 

General features of the cells 

1-the use of energy . 

2-maintaine  the  genetic  information  about  the  synthesis  of  cellular 

molecules through the reproduction and division. 

3-regulation of intracellular reaction. 

 


background image

Cell structure reflects cell function 

All  cells  carry  out  certain  activities  to  maintain  life  ,  and  there  is  a  strong 

link between structure and function. 

All  cells  must  gather  raw  materials,  excrete  wastes,  make  macromolecules 

,grow and reproduce. 

Most  of  the  structural  differences  between  cells  reflect  differences  in 

function.  Muscle  cells  contain  numerous  organelles  to  produce  the  energy 

for  muscle  contraction  .Nerve  cells  :  are  long  ,thin  carry  impulses  all  the 

way from your toes to your spinal cord. The cells line the kidney tubules : 

are cube shaped. 

Cells that serve the same function are remarkably similar between species. 

The cell and it is organelles 

A  ‟generalized  ”  cell  made  up  of  many  parts,  do  different  jobs  called 

organelles  (small  organs)  where the  chemical  reactions that go  to  make  up 

the living processes of the cell take place. 

We  see  also  an  outer  cell  membrane  enclosing  an  inner  fluid  jelly  like  are 

called the cytoplasm ,which contains organelles ,and it is about 70 ٪water in 

which  salts  (are  dissolved  to  form  a  solution  )  and  proteins  (which  cannot 

dissolved in the water )suspended in it as a colloid. 

The total metabolic activities of a cell are proportional to it is volume of  

cytoplasm ,which is in effect it is size .To support it is activities, every  

cell needs raw  materials in proportion to it is size, and needs a  way 

to 

get  rid  of  it  is  wastes  .all  these  happened  across  the  plasma  membrane 

.As  objects  get  larger  ,their  volume  increases  more  than  there  surface 

area ,so some cells have numerous microscopic projection of the plasma 


background image

membrane (called microvilli) to increase surface area relative to volume 

,as  in  cells  that  transport  substances  into  and  out  of  the  body.  As  in 

intestine, kidney tubules . 

The larger a cell gets , the more likely that it is growth and metabolism 

will  be  limited  by  it  is  ability  to  supply  itself  across  the  plasma 

membrane,  but  the  smaller  a  cell  is  the  more  effectively  it  can  obtain 

raw  materials  and  get  rid  of  wastes.  see  figure  3  view  of  bacterial  cell 

and Figure 4 view of  animal cell with it is nucleus and organelles .  

 

 

The Nucleus Controls the Cell

 

  As the information center of the cell  

  It is the most important structure in the eukaryotic cell, because 

it is contain the genetic material (DNA in chromosome controls 

the structure and the function of the cell e. all the activity of the 

cell) 

  It is larger than any cytoplasmic organelles  ,may or may not be 

centrally located within the cytoplasm . 

  It is either spherical or oval or lobes in shape with hematoxylin 

stain , it is colorless ,clear and more dens than cytoplasm . 

  The nucleus has three regions nuclear envelope   ,nucleolus and 

chromatin. 

               The  nuclear  envelope  :  the  outer  surface  of  the  nucleus  consists  of  a 

double –layered membrane called the nuclear membrane (n.m.) as outer 

and inner n.m.   

              Outer  n.m.  continuous  with    rough  endoplasmic  reticulum  fill  with  the 

synthesized protein. 


background image

              Inner  n.m.  continuous  with  outer  n,m,  and  lumen  of  rough  endoplasmic 

reticulum fill with newly synthesized protein. 

            Underlying  inner  n.m.  is  a  fibrous  network  of  thin  filaments  called 

Nuclear  lamin  ,surrounded  the  nucleus  except  at  nuclear  pores  which 

composed  of  protein  called  lamin  .its  function  a  site  for  chromatin 

attachment. see figure 5 

             

 

             Nuclear  pores  of  sufficient  size  (100  nm)  to  permit  the  passage  of 

proteins  ,building  blocks  for  building  DNA  and  molecules  providing 
energy  for  genetic  material  production  into  the  nucleus  and  ribosomal 
subunits  RAN  out  of  the  nucleus  ,they  play  important  role  in  gene 
expression.  

 

              Nucleoplasim:  nuclear  envelop  encloses  a  jelly  like  fluid  called 

nucleoplasim  ,suspended  salts,  nutrients  and  other  essential  solutes  .A 

difference  in  pH  between  the  nucleoplasm  and  the  cytoplasm  suggests 

that the nucleoplasm has a different composition. 

               The nucleolus: the dense spherical darkness area. The nucleolus ,which 

is the site of rRNA transcription and ribosome  production so it's called 

ribosome  production  factory.  The  size  of  the  nucleolus  depends  on  the 

metabolic activity of the cell(very large in growing cells that are making 

large amount of tissue protein). 


background image

   

 The  chromatin:  the  area  within  the  nucleus  that  become  colored  are  

called    chromatin  .Chromatin  looks  grainy,    and  uncoiled  in  electron 

micrographs  of  the  nucleus.  Chromatin  is  immersed  in  a  semifluid 

medium nucleoplasm.  

               but actually it is a threadlike material that undergoes coiling into rod like 

structures  called  chromosomes  just  before  the  cell  divides.  Chemical 

analysis  shows  that  chromatin,  and  therefore  chromosomes,  contains 

DNA  and  much  protein.  DNA  together  with  RNA  that  controls  the 

production of proteins by cell (DNA and RNA the inheritance factors of 

cells).The  protein  of  chromatin  is  histones  (small  protein  containing 

high percent of basic amino acids arginine and lysine that binding to the 

DNA), there are two types of chromatin : 

               Euchromatin  :is  genetically  active  portion  involved  in  transcribing 

RNA to produce proteins. 

               Heterochromatin:  is  genetically  inactive  DNA  and  is  the  condensed 

portion  of  chromatin  when  cell  divides  human  cell  contain  46 

chromosomes as 23 pairs.  

   

   

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ali Alsaffar
المشاهدات: لقد قام 14 عضواً و 401 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