background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Second Lecture 

 

 

 

 

 

 

Lecture Name: Cellular Structure and Organelles 

Lecturer Name: Dr. Basim A. Al-Ka'abi 

Department: Medical Physiology 

Stage: First Stage Medical Students 

 

Lecture Objectives: 

By the end of this lecture students the should be able to know the following: 

  Description of a physical structure of the cell. 

  Cell membrane and its constituents. 

  Various cellular organelles. 

  The concepts of exocytosis and endocytosis. 

 

References: 

Barrett, K et al. (2018). Ganong's Review of Medical Physiology. Twenty 

sixth edition. USA. 

Guyton,  A  and  Hall,  J  (2015).  Text  Book  of  Medical  Physiology. 

Thirteenth edition. Philadelphia, USA. 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Second Lecture 

 

Physical structure of the cell 

-The cell is not merely a bag of fluid, enzymes and chemicals, but it also 

contains highly  organized  physical  structures, many  of  which  are  called 

organelles, including the followings: 

 

Cell membrane 

-It is a thin elastic structure, generally about 7.5 nm thick. It also generally 

known as plasma membrane. 

-It is not only semipermeable, allowing some substances to pass through it 

and excluding others, but its permeability can be varied.  

-It  is  composed  almost  entirely  of  proteins  (about  55%),  phospholipids 

(25%); cholesterol (13%), other lipid (4%) and carbohydrates (3%).  

-Its  basic  structures  are  lipids  that  are  bilayerd,  interspersed  with  large 

globular protein molecules.  

-The head end of lipid bilayer molecule contains the phosphate portion and 

is  relatively  soluble  in  water  (polar  hydrophilic).  While  the  tails  are 

relatively insoluble (nonpolar hydrophobic) . 

-The  lipid  bilayer  membrane  is  highly  permeable  to  lipid-soluble 

substances such as oxygen, carbon dioxide and alcohol, but acts as a major 

barrier to water-soluble substances such as ions and glucose.  

 

Two types of membrane proteins are present 

(1)  The  integral  proteins,  which  protrude  all  the  way  through  the 

membrane.  

-Many of the integral proteins provide structural channels (pores), through 

which water-soluble substances, especially ions, can diffuse.  

-Other integral proteins acts as carrier proteins for transporting substances.  

(2) The peripheral proteins, which are attached to the inner surface of the 

membrane and do not penetrate.  


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Second Lecture 

 

-The  peripheral  proteins  are  normally  attached  to  one  of  the  integral 

proteins and usually function as enzymes that catalyze chemical reactions 

in the cell.  

 

The mitochondria 

-The mitochondria are often called the "powerhouses" of the cell.  

-The mitochondria contain large quantities of oxidative and other enzymes 

that are responsible for supplying energy to the cells.  

-The total number of them per cell varies from less than hundred to several 

thousand depending on the amount of energy required by each cell.  

-After entering the cell, the foods are split into smaller molecules, which 

then  enter  the  mitochondria,  where  other  enzymes  remove  CO

2

  and 

hydrogen ions in the process called the citric acid cycle.  

-Then  an  oxidative  enzyme  system  causes  progressive  oxidation  of  the 

hydrogen atoms.  

-The products of the reaction of the mitochondria are water and CO

2

 and 

the  energy  liberated  is  used  by  the  mitochondria  to  synthesize  another 

substance, adenosine triphosphate (ATP), a highly reactive chemical that 

can diffuse through the cell to release its energy whenever it is needed for 

performing cellular functions.  

-Mitochondria are self-replicative, means that one mitochondrion can form 

a second one, a third one and so on, since the mitochondria contain DNA 

similar to that found in the nucleus. 

 

Endoplasmic reticulum (ER) 

-Is a large network of tubules and vesicles, penetrates almost all parts of 

the cytoplasm.  

-It  provides  an  extensive  surface  area  for  manufacturing  multiple 

substances that can be used inside the cells and released from some cells.  


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Second Lecture 

 

-These  substances  include  proteins,  carbohydrates,  lipids  and  structures 

such as lysosomes, peroxisomes and secretory granules.  

-In rough or granular endoplasmic reticulum, granules called ribosomes are 

attached  to  the  cytoplasmic  side  of  the  membrane.  The  granular  ER  is 

concerned with protein synthesis. 

-In the smooth or agranular ER, the granules are absent. Smooth ER is the 

site  of  steroid  synthesis  in  steroid-secreting  cells  and  the  site  of 

detoxification processes in other cells.  

 

Ribosomes 

-The  ribosomes  contain  about  65%  ribonucleic  acid  (RNA)  and  35% 

protein. They are the site of protein synthesis. 

-Ribosomes attached to ER synthesize proteins in the form  of hormones 

and cell membrane proteins. 

-While,  the  free  ribosomes  synthesize  cytoplasmic  proteins  such  as 

hemoglobin. 

 

Lysosomes 

-The lysosomes provide an intracellular digestive system, contain digestive 

enzymes  that  allow  lysosomes  to  digest  intracellular  substances  and 

structures, especially damaged cell structures, food particles and unwanted 

materials, such as bacteria.  

-Lysosomes are surrounded by a typical lipid bilayer membrane and filled 

with  large  numbers  of  small  granules,  which  are  protein  aggregates  of 

hydrolytic (digestive) enzymes. 

 

Golgi apparatus 

-The Golgi apparatus is a collection of membrane-enclosed sacs that are 

stacked like dinner plates. 


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Second Lecture 

 

-There are usually about six sacs in each apparatus, but there may be more. 

-One or more Golgi apparatus is present in all eukaryotic cells, usually near 

the nucleus. It functions in association with the ER.   

-Substances entrapped in the ER vesicles are transported from the ER to 

the Golgi apparatus. 

-These  substances  are  then  processed  in  the  Golgi  apparatus  to  form 

lysosomes, secretory vesicles or other cytoplasmic components. 

 

Cytoskeleton 

-All cells have a cytoskeleton, a system of fibers that not only maintain the 

structure of the cell but also permit it to change its shape and move. 

-A  cytoskeleton  is  made  up  primary  of  microfilaments,  intermediate 

filaments and microtubules. 

 

Microfilaments 

-They are made up of actin, the protein that by its interaction with myosin 

bring about contraction of muscles. It presents in all types of cells. 

-Myosin  is  difficult  to  observe  in  cells  other  than  muscles  but  is  also 

present. 

-Large numbers of actin filaments frequently occur in the outer zone of the 

cytoplasm to form an elastic support for the cell membrane. 

 

Microtubules 

-The primary function of microtubules is to act as a cytoskeleton, providing 

rigid physical structures of cells.  

-They  also provide the tracks for transport of vesicles, such as secretory 

granules and organelles such as mitochondria from one part of the cell to 

another. 

 


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Second Lecture 

 

Intermediate filaments 

-They are about 8-10 nm in diameter, some of these filament connect the 

nuclear membrane to the cell membrane. 

 

Intercellular connections 

-Two types of junctions form between the cells that make up tissues: 

-Junctions that attach the cells to one another and to surrounding tissues 

(tight  junctions),  and  junctions  that  permit  transfer  of  ions  and  other 

molecules  from  one  cell  to  another  (gap  junctions),  which  permit  the 

passage of ions, sugars, amino acids and some of other solutes.  

 

Exocytosis 

-Proteins that are secreted by cells move from the ER to Golgi apparatus 

and then extruded into secretary granules or vesicles. 

-These secretory granules and vesicles move to the cell membrane. 

-Their membrane then fuses to the cell membrane and the area of fusion 

breaks down.  

-This leaves the contents of granules or vesicles outside the cell and the 

cell membrane intact. 

-This extrusion process is called exocytosis. 

 

Endocytosis 

-Endocytosis is the reverse of exocytosis. 

-One form of endocytosis, called phagocytosis (cell eating) is the process 

by which bacteria and dead tissues are engulfed by tissue macrophages and 

some of the white blood cells. 

-The second form, called pinocytosis (cell drinking) is essentially the same 

process,  the  only  difference  being  that  the  substances  ingested  are  in 

soluble form. 




رفعت المحاضرة من قبل: علي الشبري
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 103 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