Issuu on Google+

Science 7 Module

Cell Structure and Function

Smiling Grass Cell Philippine Normal University Taft Ave., Manila College of Education Department of field Study and Student Teaching Certificate of Teaching Program (CTP)


About the Cover (Photo not mine, credits to the owner)

A  cross  section  of  the  leaf  of  marram  grass Ammophila  arenaria,  a  species  of dune  grass  that’s primarily  responsible  for  trapping  wind­blown  sand and  building  the  dune  systems  around  our  coast. Marram  grass  survives by rolling  up  its  leaves during long  periods  of  drought,  minimizing  water  loss.  This cross  section  of  a  partially  rolled  leaf  has  been stained  with  fluorescent  dyes  to  light  up different  cell types  within  the  leaf,  with  the  outside  surface  of  the  leaf  at  the  bottom  of  the  picture (smooth, curved surface) and the inner convoluted surface at the top. (http://beyondthehumaneye.blogspot.com/2009/06/dune­builder.html)

Copyright Page

Science 7 Module Cell Structure and Function by John Daniel P. Gumban

to Dr. Lenard A. Tabaranza

October 2013


Module Cell Structure and Function What this module is about This  module   will  help  you  gain  knowledge  about   cell:  the  basic  unit  of  all  living matter.  It  is  the  unit  of  structure  and  function  of  which  all plants and animals are composed.  The  cell  is  the  smallest  unit in  the  living  organism  that  is  capable  of  integrating  the essential  life  processes.  The  cell  is  the  key  to  biology  because  it   is  at  this  level  that  life  truly springs.   As  you  read  this,  you  will  learn  more  about  the  activities  of  the cell,  the  structures  and the material of life that fills them. Later on, you will discover what a living matter is made of. This module has the following lessons: ● Lesson 1 ­ Cell Theory ● Lesson 2 ­ Cell: The Basis of Life ● Lesson 3 ­ Cell Types

What are you expected to learn

After going this module, you are expected to: ● Identify the different parts of the cell; ● Differentiate plant cells from animal cell; ● Differentiate unicellular organisms from multicellular organisms; ● Differentiate prokaryotic from eukaryotic cells; ● Appreciate cell as a highly organized structure.

How to learn from this module I know you want to start to learn about cells. So you must follow these steps and instructions to be able to achieve the objectives of this module. ● Read and follow the instructions carefully. ● Answer the pretest before you start the lesson. ● Take note and record point for clarification. ● Try to achieve at least 75% level of proficiency in the tests. ● Work diligently and honestly. ● Answer the protest.


What to do before (Pretest) To  start off,  you have to answer the pre­test for you to measure how much you know about the topic. You can start now. There  are  20   questions.  Each  question  has  ONLY  ONE  CORRECT ANSWER.  Choose  the  one  you  believe  to  be  best.  Each  question  is  worth  2 points. Read each question fully and carefully. Take your time. GOOD LUCK! 1. A  cell  is  observed  to contain  a  nucleus, mitochondria and chloroplasts. From this information you can conclude that the cell is: a. a plant cell c. a bacteria cell b. an animal cell d. a prokaryotic cell 2. A  cell   that   lacks  a  nucleus  and  membrane  bound  organelles  is  known as  a  (an) ______________ cell. a. plant c. eukaryote b. animal d. prokaryote 3.   A  cell   with  relatively  few  energy  needs  will  probably  have  a  relatively  small number of ________________. a. ribosomes c. mitochondria b. lysosomes d. chromosomes 4. Digestive enzymes or hydrolytic enzymes are terms associated with _________. a. ribosomes c. golgi apparatus b. lysosomes d. smooth endoplasmic reticulum 5. In which of the following items would you expect to find cells? a. strawberry c. silver dollar b. eyeglasses d. plastic flower 6. Organisms whose cells do not have a nucleus are called _______________. a. plants c. eukaryotes b. organelles d. prokaryotes 7. Plant cells often have a box­like shape because of the ________________. a. nucleus c. cytoplasm b. cell wall d. cell membrane 8. The  site  of  ATP  production  and  the  site  of  photosynthesis  are  the _______________ and _________________. a. ribosomes and vacuoles c. mitochondria and chloroplast b. chloroplasts and lysosome d. Golgi complex and chloroplast


9. What is the outermost boundary of an animal cell? a. the cell wall c. the cell membrane b. the cytoplasm d. the nuclear envelope 10.  What site regulates what goes in and out of the cell? a. cell wall c. cell membrane b. vacuole d. nuclear membrane 11. What  type  of  cell  has  these  characteristics:  contains  DNA  but  no  nucleus, contains flagella, ribosomes, cytoplasm, and a cell membrane. a. plant c. animal b. fungi d. bacteria 12. Where is the site of protein synthesis? a. nucleus b. lysosome

c. ribosome d. mitochondria

13. Which is the “brain” of the cell? a. nucleus b. chloroplast

c. golgi bodies d. mitochondria

14.  Which of the following forms of life is not eukaryotic? a. a bacteria cell c. a plant cell like gumamela b. protist such as amoeba d. a human cell such as Red Blood Cell 15. Which of the following is found in the nucleus? a.  vacuoles c. mitochondria b. chloroplasts d. chromosomes c.   16. Which of the following is not true of chloroplasts? a. They synthesize sugar c. They are only found in plants. b. They contain pigments d. They appear green because of chlorophyll 17. Which of the following organelles transports materials inside the cell? a. lysosome c. mitochondria b. chloroplast d. endoplasmic reticulum 18. Which of the following statements is always true? a. All cells have a cell wall. c. All cells contain chloroplast. b. All cells contain nucleus. d. All cells have cell membrane. 19. Which of the following structures are common to both eukaryotic and prokaryotic cells? a. nucleus c. both b and c b. ribosomes d. cell membrane 20. Which organelle has no membrane? a. vacuole b. lysosome

c. ribosome d. chloroplast


Lesson 1. Cell Theory The  cell theory, or  cell doctrine, states that all organisms are  composed of similar  units  of  organization,  called cells.  The  concept was formally articulated in 1839  by  Schleiden  and  Schwann  and  has  remained as the foundation of modern biology.  The   idea  predates  other  great  paradigms  of  biology  including  Darwin’s theory  of  evolution  (1859),  Mendel’s  laws  of  inheritance  (1865),  and  the establishment of comparative biochemistry (1940).

Fact File The  average  human  being  is  composed  of  around  100  Trillion   individual cells.  It  would  take  as  many  as  50  cells  to  cover  the  area  of  a  dot  on the letter “i”.

First Cells Seen in Cork “I  took  a  good  clear  piece of  Cork  and  with  a  Pen­knife  sharpen’d  as  keen  as a razor … cut  off  …  an  exceeding  thin  piece  of  it,  and  placing  it  on  a  balck  object Plate … and casting the light   on  it  with  a  deep  planoconvex  Glass,  I  could  exceedingly  plainly  perceive  it  to  be  all perforated  and  porous  …  these  pores,  or  cells,  were  not   very  deep,  but  consisted  of  a  great many  little  Boxes,  separated  out  of  one  continued  long  pore  by  certain Diaphragms  …  Nor  is this  kind of texture peculiar to Cork only; for upon examination with my Microscope, I have found that  the  pith  of an  Elder,  or  almost  any  other  Tree,  the inner  pul or pith of the Cany hollow stalks of  several  other  Vegetables:  as  of  Fennel,  Carrets,  Daucus,  Bur­docks,  Teasels,  Fearn … & c. have so much kind of Schematisme, as I have lately shown that of Cork.” ­ Robert Hooke (first report on the existence of cell, 1665) from Microphagia While the invention of the telescope made the Cosmos accessible to human observation, the microscope opened up smaller worlds, showing what living forms were composed of. The cell was first discovered and named by Robert Hooke in 1665.  He remarked that it looked strangely similar to cellula or small rooms which monks inhabited, thus deriving the name. However what Hooke actually saw was the dead cell walls of plant cells (cork) as it appeared under the microscope. Hooke’s description of these cells was published in Micrographia. The cell walls observed by Hooke gave no indication of the nucleus and other organelles found in most living cells. Figure 1.1 The cells observed by Hook in the honeycomb structure of a cork tissue


Using  handcrafted  microscopes,  Anton  van  Leeuwenhoek  was  the  first  person  to observe  and  describe  single  celled  organisms,  which  he  originally  referred  to  as  animalcules (which  we  now  refer  to as microorganisms). He was also the first to record and observe muscle fibres, bacteria, spermatozoa and blood flow in capillaries (small blood vessels).

Fact File In  1681,  Anton  van  Leeuwenhoek  examined  his  own  stool   samples during  times  of  diarrhea.  In  his  runny  stool,  he  found  little   animals. Leeuwenhoek  described  Giardia  being  a  slow  moving  animal,  but  able to  make  quick  motions  with  their  “paws.”   Today,  we  know  this  is  a helical motion that is caused by flagella.

Formulation of Cell Theory In  1838,  Theodor  Schwann  and  Matthias Schleiden were enjoying after­dinner coffee and talking  about  their  studies on  cells.  It  has  been  suggested that when  Schwann  heard  Schleiden describe  plant cells with nuclei, he was struck by the similarity of these plant cells to cells he had observed  in  animal tissues.  The  two scientists  went  immediately to  Schwann’s lab to look at his slides.  Schwann  published  his book  on  animal  and  plant cells (Schwann  1839)  the  next  year,  a treatise  devoid  of  acknowledgments  of  anyone  else’s  contribution,  including  that  of  Schleiden (1838). These  discoveries  of  Schleiden  and  Schwann  introduced  the  cell  theory.  This  theory states that: 1. All living things are made up of one or more cells. 2. The cell is the fundamental, structural and functional unit of all living organisms. In 1855, third statement on the cell theory was added by Rudolf Virchow. It states that: 3. All living cells come from pre­existing cells, by division. This  ability  of  cells  to  divide  and  form  new  cells  is  the  reason  for  the  reproduction  and growth of all organisms. The modern principles of the Cell Theory include the following: 1. All living things are made up of one or more cells. 2. The cell is the fundamental, structural and functional unit of all living organisms. 3. All living cells come from pre­existing cells, by division. 4. The activity of an organism is the total activity of the independent cells of the organism. 5. All energy flow of life occurs within the cell. 6. The  cells  contain  hereditary  information  and  is  passed  from  one  to  another  during  cell division. 7. The chemical composition of cell are basically the same in organisms of similar species.


Table 1.1 Landmarks in the Study of Cell Biology 1595

Hans and Zacharias Jansen credited with 1st compound microscope.

1626

Francesco Redi postulated that living things do not arise from spontaneous generation.

1655

Robert Hooke described ‘cells’ in cork.

1674

Anton Van Leeuwenhoek discovered protozoa. He saw bacteria some 9 years later.

1833

Robert Brown described the cell nucleus in cells of the orchid.

1840

Albrecht von Roelliker realized that sperm cells and egg cell are also cells.

1856

Nathanael Pringsheim observed how a sperm cell penetrated an egg cell.

1858

Rudolf Virchow (physician, pathologist and anthropologist) expounds his famous conclusion: “omnis cellula e cellula”, that is “cells develop only from existing cells” (cells come from pre­existing cells)

1857

Albert von Kölliker described mitochondria.

1869

Johannes Friedrich Miescher isolated DNA for the first time.

1879

Walther Flemming described chromosome behavior during mitosis.

1833

Germ cell are haploid, chromosome theory of heredity.

1898

Golgi described the golgi apparatus.

1926

Theodor Svedberg developed the first analytical ultracentrifuge.

1938

Peter Behrens used differential centrifugation to separate nuclei from cytoplasm.

1939

Siemens produced the first commercial transmission electron microscope,

1941

Albert Coons used fluorescent labeled antibodies to detect cellular antigens.

1952

George Otto Gey and co­workers established a continuous human cell line.

1953

Francis Crick, Maurice Wilkins and James Watson proposed structure of DNA double­helix.

1955

Harry Eagle systematically defined the nutritional needs of animal cells in culture.

1957

Matthew Meselson, Franklin Stahl and Jerome Vinograd developed density gradient centrifugation in cesium chloride solutions for separating nucleic acids.

1965

RG Ham introduced a defined serum­free medium. Cambridge Instruments produced the first commercial scanning electron microscope.


1976

Rizzino Sato and colleagues publish papers showing that different cell lines require different mixtures of hormones and growth factors in serum­free media.

1981

Transgenic mice and fruit flies are produced. Mouse embryonic stem cell line established.

1987

First knockout mouse created.

1998

Mice are cloned from somatic cells.

2000

Human genome DNA sequence draft.

2001

Cell cycle regulation (cyclins).

2002

Mouse genome sequenced.

2004

Rat genome sequenced.

2006

Andrew Fire and Craig Mello described method of RNA interference (RNAi) with single­stranded RNA.

Prior  to  1931   when  the  first  electron  microscope  was  developed,   magnification  of microscopes  was  limited  to  about  2000  times.  The  small  cell  structures did not show up well or remained   invisible.  The  electron  microscope  not  only  showed  more  detail  of previously  known parts  of  the  cell  but  also revealed  new  parts.  Cells  and  cell  structures  can  now be  examined at magnifications of up to 500 000 times and more. Fact File The  shape and  appearance  of  a  cell depends on  what  job it  does.  Cells consist  of  jelly­like   cytoplasm,  surrounded  by  a  membrane.  Nutrients pass  through   this  membrane  and   substances  produced   by  the  cell leave.


What you will do Activity 1.1 The Street Sweepers The air we breathe is��filled with dust, smoke, and even small bacteria. How come all these materials do not accumulate in the lungs and clog their passageways?

What you will do Self Test 1.1

Answer the following questions briefly. 1. What contributions did van Leeuwenhoek, Hook, Schleiden, Schwann, and Virchow make to the development of the cell theory?

2.  What role did the invention of the microscope play in the development of the cell theory?


Lesson 2. Cell: The Basis of Life

Have  you  tried  check leaves  and  observe  its  surface?  Have  you  tried  to  exam the wings of   insects?   Have  you  ever  observed  the  skin  of  the  onion? Such  curiosity  led  early  scientist  to examine  living  things  in  the  hope  of  getting  a  better  view  of  their  structure.  Little  by  little,  they discovered   that  all  living  things  are  made  of  cells.  Cell   is  the  fundamental,  structural  and functional  unit  of  all  living  organisms  such  as  the  birds  you  watch,  the cork  trees  and  so on are made of living cells.

Figure 2.1 All living organisms are composed of one or more cells. http://www.deshow.net/animal/bing­animal­wallpaper­846.html

Fact File Cells need food, oxygen and a watery environment in order to survive. Food and water are supplied by the blood and other body fluids, which also carry away wastes. Blood also contains all of the food substances and chemicals needed by the cell.

THE STRUCTURE OF THE CELL Cells have three major parts: 1. Nucleus serves as the control center of the cell; 2. Cytoplasm is the material between the nucleus and the outer boundary where organelles are found; 3. Cell Membrane serves as the outer boundary of the cell and organelles the passage of materials to and from the cell.


Cell Membrane The cell membrane is a thin semi­permeable membrane that surrounds the cytoplasm of a cell, enclosing its contents. Its function is to protect the integrity of the interior of the cell by allowing certain substances into the cell, while keeping other substances out. It also serves as a base of attachment for the cytoskeleton in some organisms and the cell wall in others. Thus the cell membrane also serves to help support the cell and help maintain its shape. Figure 2.2 Cell Membrane Find Out Break a chicken egg into a dish, and look at the yolk. How large do you think is it? Estimate  its  width.  Then  use  a metric ruler to measure the width of your  chicken yolk cell. With a hand lens, observe the yolk closely. Other cells that can be seen easily are large fish eggs.

Feedback:  Most  cells are  too  small  to be  seen  without  the  help  of  a  microscope.  Luckily,  there are a few cells that can be seen with your naked eyes.

Fact File The largest cell in human body is the egg cell or ovum, which may be fertilized by a sperm cell and grow into a baby.

Cytoplasm Structures The cytoplasm consists of all of the contents outside of the nucleus and enclosed within the cell membrane of a cell. This includes mitochondria, endoplasmic reticulum, ribosome, golgi bodies, lysosomes, and vacuole.


Mitochondria  are  commonly  called  the  “power  houses”  of  the cell.  They  trap  the  energy that results  when  food  is  broken  down. Just as  a  power  plant supplies energy  to  a  business,  mitochondria provide energy  for  the  cell.  Some  types  of  cells  are  more  active  than  others, that’s why they can have more mitochondria.

Figure 2.3 Mitochondria

Analyze This Why might a muscle cell have more mitochondria than other cells?

Feedback:  Muscle cells are  always  undergoing  some  type  of  movement.  Muscles  are also  the ones exposed to strenuous activities like doing some household chores, running, walking, etc. Endoplasmic  reticulum  are  network  of  canals  extends  from  the  nucleus  to  the  cell membrane  and  takes up  quite  a  lot  of  space  in  some  cells.  It  moves material from one place to another  place  inside  the  cell. There  are  two  regions  of  the endoplasmic  reticulum  that differ  in  both  structure  and function.  One  region  is  called Rough Endoplasmic Reticulum because  it  has  ribosomes attached   to  the  cytoplasmic side   of  the  membrane.  The other  region  is  called  Smooth Endoplasmic  Reticulum because  it  lacks  attached ribosomes.  Typically,  the smooth  endoplasmic  reticulum is  a  tubule  network  and  the rough  endoplasmic  reticulum is a series of flattened sacs. Figure 2.4 Endoplasmic Reticulum


Ribosomes  are  the tiny  dots  you see on  the   edges  of  some  of  the  endoplasmic reticulum.  Some  cells  may   contain  millions of  ribosomes. Ribosomes are cell organelles that  consist  of  RNA  and  proteins.  They  are responsible  for  assembling  the  proteins  of the  cell.  Depending on the protein production level  of  a  particular  cell,  ribosomes  may number in the millions.

Figure 2.5 Ribosome Fact File Cells  contain  thousands  of  ribosomes.  Ribosomes  are  organelles  that produce  amino  acids  and  proteins  in  the  cells.  They  do this  by reading RNA  (ribonucleic  acid),  which  is  a   process  called  translation.  Every second, ribosomes can add 3+ amino acids to a new protein.

In   a  manufacturing  business,  products  are  made,  packaged, and  moved  to  loading  centers  to  be  carried  away.  Structures  called golgi  bodies  are  responsible  for  manufacturing,  warehousing,  and shipping  certain  cellular  products,  particularly  those  from  the endoplasmic  reticulum  (ER).  Depending on the type  of cell, there can be  just  a  few  complexes  or  there  can  be  hundreds.   Cells  that specialize  in   secreting  various  substances  typically  have   a  high number  of  Golgi  bodies.  are  the  packaging  and  releasing structures of the cell. When something is released, it is given off by the cell.

Figure 2.6 Golgi Bodies Applying a Concept An  animal   cell  contains  about  10  to  20  golgi  bodies,  while  a  plant  cell  contains several  hundreds. Why do you think there is such a difference  in the number of these structures in each cell type? Feedback: The fact that plants produce so many materials (food, oils, resins, etc.), they will be in need of more golgi bodies to store the said materials.


Do  you  know  that  cells  also  produce  wastes?  In  the   cytoplasm,  structures  called lysosomes.  Lysosomes are membranous sacs of enzymes. They are made by the endoplasmic reticulum  and  Golgi  bodies.  Lysosomes  contain  various hydrolytic  enzymes  that  are  capable  of  digesting  nucleic  acid, polysaccharides,  fats,  and proteins.They are active in  recycling the  cell's  organic  material  and  in  the  intracellular   digestion  of macromolecules.  In  addition,  in  many  organisms,  lysosomes are  involved  in  programmed  cell  death.  On  the  other  hand, lysosomes  contain  chemicals  that  digest  wastes  and worn­out/damaged  cell  parts.  When  a  cell  dies,  chemicals   in the  lysosomes  act  to  quickly  break down  the  cell.  In  a  healthy cell,  the   membrane  around  the  lysosome  keeps  it  from breaking down the cell itself. Plant cells do not have lysosomes. Figure 2.7 Lysosome

Fact File There  are  two  ways   that  a   cell  can  die:  necrosis  and  apoptosis. Necrosis   occurs  when  a  cell  is  damaged  by  an  external  force,  such as poison,  a  bodily  injury,  an  infection  or  getting  cut   off  from  the  blood supply.  Apoptosis,  it's  when  a  cell  commits   suicide.  It's  sometimes referred   to  as  programmed  cell  death,  and  indeed,  the  process  of apoptosis follows a controlled, predictable routine.

Many  businesses  have  warehouses  for  storing  products until  they  are  sold.  Vacuoles  are  storage areas in cells. A membrane­bound  vesicle  found  in the cytoplasm of a cell whose  function  includes  intracellular secretion, excretion, storage,  and digestion. It can be found in animal and plant cells, and it can be especially conspicuous in plant cells.

Figure 2.8 Vacuole


Analyze This In plant cells, vacuoles are big. In animal cells, vacuoles are small. Why do you think so?

Feedback:  Plants  are  said  to  be  the  producers  of  food  in  the  environment.  They  may  produce sugar, oil, nectar, etc. They are in need of bigger vacuoles to store such materials. The Nucleus The  nucleus   is  a  membrane  bound  structure  and   act   as  the  “control  center”  of  the  cell.  The nucleus  contains  the  cell's  hereditary  information  and  controls  the  cell's  growth  and reproduction.  The  nucleus  is  bounded  by  a   double  membrane  called  the  nuclear  envelope (nuclear  membrane).  This  membrane  separates  the  contents   of  the  nucleus  from  the cytoplasm. The  envelope helps to maintain the shape of the nucleus and assists in regulating the flow of molecules into and out of the nucleus through nuclear pores. The nucleus contains coded instructions  for  all  of  the  cell’s  activities.  These  coded  instructions  are  stored  on  special structure  called   the  chromosomes.  When  a  cell  is "resting"  i.e.  not   dividing,  the  chromosomes  are organized  into  long  entangled  structures  called chromatin  and  not  into  individual  chromosomes  as   we typically  think  of   them.  The  nucleus  also  contains  the nucleolus  which  helps  to  synthesize  ribosomes.  The nucleolus  contains  nucleolar  organizers  which  are  parts of  chromosomes  with  the  genes  for ribosome  synthesis on  them.  Copious  amounts  of  RNA  and  proteins  can  be found   in  the  nucleolus  as  well.  The  nucleus  controls  the synthesis  of  proteins  in the cytoplasm through the use of messenger  RNA.  Messenger  RNA  is  produced  in  the nucleolus  of the cell and travels to the cytoplasm through the pores of the nuclear envelope. Figure 2.9 Parts of Nucleus Fact File A  typical   DNA  molecule  is  so  long  and  thin  that  if   it  were  the  thickness  of  spaghetti,  it would be 5 miles (8km) long.


Figure 2.10 Animal Cell You  have  just  looked  at  the  inner  workings  of  an  animal  cell.  Imagine  now that  you  are taking  a  microscopic  tour  through the  green  plant  cell  on  the  side. You  will   find  that  some  structures in  this  cell   are  quite  different  from the  structures  in  an  animal  cell. Take  note   of  them.  The  outer covering  of  the  plant cell  is not soft and  thin.  Instead,  it  is  surrounded by  a  rigid/tough structure called the cell  wall  that  supports and protects the  plant  cell.  Once  you  pass through  the  cell  wall,  you  see  the same  structures   you  saw  in  the animal  cell.  The  dark  green  bodies you  see  around  you  are chloroplasts.  Substances  inside the  chloroplast  help  a  green  plant cell  trap  the  sun’s  energy  and  then produce food. Figure 2.11 Plant Cell


Imagine  you  could  take  a trip into a tiny bacterial  cell. Bacteria and blue­bacteria are quite different  from  other  cells. They  have  fewer  structures  than  plant  or  animal  cells.  However,  they carry  out  all  of  the life  processes  that  other  cells  carry  out.  You  can  see  that  a bacterium has a cell  wall,  a  cell  membrane,  and  cytoplasm.  The  chromosome  material  (nucleoid),  which directs the cell’s activities, floats freely through the cytoplasm. The other structures are lacking.

Figure 2.12 Bacterial Cell

Fact File Bacteria  are  tiny,  single­celled   organisms.  They  can  measure   as  little  as 0.001   mm  across  and  they  can  only   be  seen  under  a  microscope.  There are many different sorts of bacteria, and most of them are harmless.


What you will do Activity 2.1

Challenge Make your own model of a cell at home. Prepare a small package of gulaman and pour it into  dish.  Put  common  foods  in  the  gelatin  to  represent  cell  structures.  You  could  use  lettuce  or shredded  carrots  for endoplasmic reticulum and raisins for mitochondria. Be creative! Unmold your “cell”. And serve it to your family for salad or dessert.

What you will do Self­test 2.1 Let  us  see  how  well  you  can  make  a  summary  of  what  you  know  about the  cell.   Below  is  a  table  that  lists  the  names  of  the  cell  structure(s).  Now, compare  animal,  plant and bacterial cells by putting a (/) if the structure is present and an (x) if the structure is absent under each column. Structures 1. Cell wall 2. Cell membrane 3. Cytoplasm 4. Mitochondria 5. Ribosomes 6.Endoplasmic Reticulum 7. Golgi bodies 8. Lysosomes 9. Vacuoles 10. Chloroplasts 11. Nucleus 12. Chromosomes

Animal Cell

Plant Cell

Bacterial Cell


What you will do Self Test 2.2

A Tale of a Tail Mr.  Gumban’s'  class  studied  the  parts  of  plant  and animal  cells.  The  class  captured  tiny  tadpoles  in  a  local stream.  Mr.  Gumban  showed  the  students  how  to  care  for  the tadpoles  in  the  classroom.  Gradually,  as  the animals  grew, the bodies  were  changing in  shape.  Back  and  front  legs  grew  out. The  mouth   expanded  from  a  small  hole  to  a  large  opening capable  of swallowing large insects. In addition, the tails  started to  disappear. Mr. Gumban told the whole class that there would be  a  bonus  question about  the  tadpoles  in  the  test on animals. For   a  study  clue,  she  told  them  to review  their  notes  on  cells. What  do  changes  in  the  body  parts  of  the  tadpoles  have  to  do with cells? Figure 2.13 Tadpole Think critically:

Answer the bonus question: What cell part makes the tadpole tails disappear? How?


Lesson 3. Cell Types

PROKARYOTES AND EUKARYOTES Not  all  organelles described in  the  previous  section  are  present  in  all  cells.  Cells  can be grouped  into  two large  categories:  prokaryotes  (cell  without  a  true nucleus) and eukaryotes (cell with a true nucleus). Prokaryotes Prokaryotes  are  single­celled  organisms  that  are  the earliest and most primitive forms of life  on  earth.  As  organized  in  the  Three  Domain  System,  prokaryotes   include  bacteria  and archaeans.  Prokaryotes  are  able  to  live  and  thrive  in  various  types  of  environments  including extreme  habitats  such  as  hydrothermal  vents,  hot  springs,  swamps,  wetlands,  and  the guts  of animals. Fact File The  first  recorded observation were  of��the bacteria  found in the dental  plaque  of  two  old men who never cleaned their teeth.

Prokaryotic Cell Structure Prokaryotic  cells  are  not as  complex  as  eukaryotic  cells. They have  no true nucleus as the DNA is  not  contained  within  a  membrane  or  separated  from  the  rest  of  the  cell,  but  is  coiled  up  in  a region  of  the  cytoplasm  called  the  nucleoid.  Prokaryotes  do  not  have  membrane­bound organelles  like  mitochondria  and  endoplasmic  reticulum.  They  do  not  possess  lysosomes, vacuoles,  and  Golgi  bodies.  Their  ribosomes  are  small.  Chlorophyll,  when  present,  is  not contained in chloroplasts.

Figure 3.1 Examples of Prokaryotes. From left to right: lactobacillus, E. coli and salmonella.


Eukaryotes Eukaryotes  include  animals,  plants,  fungi  and  protists.  Typically,  eukaryotic  cells  are  more complex  and  much  larger  than  prokaryotic  cells.  On  average,  prokaryotic  cells  are  about  10 times smaller in diameter than eukaryotic cells. Eukaryotes have  well­defined nuclear membrane and  distinct  nucleolus.  Membrane­bound  organelles  are  found  in  eukaryotes,  such  as  Golgi bodies and mitochondria. Plant and Animal Cells The  second  cell  grouping  is  Plants  versus  Animal  cells.  Both  of  these  cell  types  are eukaryotes.  This  means  they  have  a  lot  of organelles in common. One organelle they don’t have in  common  is  chloroplasts,  which only plants have. Another organelle difference is the vacuoles. In   animal  cells  the  vacuoles  are  small  and  plenty.  In  the  plant   cells,  there  is  a  large  central vacuole  that  occupies  over  50%  of  the  plant  cell’s  volume.  This  vacuole  is  filled with  water  and nutrients   under  pressure.  The  pressure  helps  maintain  the  plant  cell’s  rigid  shape.  The  rigid shape  results  in  plant  cells looking rectangular as compared to the round like animal cells. While both  cell  types have cell membranes, the plant cell’s rigidity is further maintained by an additional cell wall outside the membrane.

Figure 3.2 Eukaryotic Organisms Fact File DNA  strands  look  like  a  twisted  ladder.  Sections  of   DNA  are  called genes.  All  the   instructions  for  growing  a  new  human  being  are  coded into the DNA molecule.


Table 3.1 Comparison of prokaryotic and Eukaryotic Cells. Cell Structure

Prokaryotic Cell

Eukaryotic Cell

Cell membrane

present

present

Nuclear membrane

absent

present

Membrane­bound organelles

absent

present

Ribosomes

small

large

Chlorophyll

when  present are not found in found in chloroplasts chloroplasts

Mitochondria

absent

present

Chromosomes

single loop of circular DNA

multiple double­helix

Fact File Chromosomes   are  tiny  threads that  are  present in all cells apart  from  red blood  cells.  They  contain  all  the  information  for  an  entire  person   to develop.  There  are 46  chromosomes in  each  cell.  They  come  in  22 pairs, plus another special pair that determine the person’s sex.

What you will do Self Test 3.1 Answer the following questions:

1. Chloroplasts are found in which type of cell? 2. What do you call the broad group of cells that lack membrane bounded organelles? 3. What type of cell (prokaryote or eukaryote) has DNA that floats freely in the cell? 4. Mushroom is a unicellular organism. (True or false) 5. Human is a multicellular organism. (True or false)


Let’s Summarize

1. Cells  are  amazing,  variable, beautiful,  and  functionally  superb. A concept  of genius, they work alone or in groups with equal ease. 2. Cells  are  the  basic  units  of  life.  All  living  things  are  made   up  of  one  or  more  cells. Organisms   that  exist  as  single  cells  are  called  unicellular  and  organisms  that  are  made up of groups of cells working together are called multicellular. 3. Because  all  living  things  are  made  up  of  cells,  and  because  we  desire  to  understand ourselves  and  the  other  living  things  around  us  it  makes sense to learn something about cells. 4. All  living  things  are divided into two major groups depending on how their cells are set up. These two groups are the Prokaryotes and the Eukaryotes. 5. The  basic  structure  of  plant  and  animal  cell  is  almost  the  same   except  for  certain differences. The basic structure of a cell is composed of the following components. a. Cell Membrane b. Cytoplasm c. Nucleus However  in  plants,  a  rigid  "Cell  wall"  is  present  outside  the  cell  membrane  or plasma membrane. 6. Cell  Theory:  All  living  things are  composed  of  cells.  Cells  are the basic units of structure and function in living things. All cells come from preexisting cells Whew!  At  last!  You  have  finished  studying  the  module.  But, before you completely exit from this module, let us find out how much you learned from this material.


Post-Test Multiple Choice.  Choose the letter of the best answer. Write the  chosen letter on a separate sheet of paper. 1. A  cell   is  observed  to  contain  a  nucleus,  mitochondria  and  chloroplasts.  From  this information you can conclude that the cell is: a. a plant cell c. a bacterial cell b. a animal cell d. a prokaryotic cell

2. A  cell   that   lacks  a  nucleus  and  membrane  bound  organelles  is  known  as  a(an) ______________ cell. a. plant c.eukaryote b. animal d. prokaryote 3. A cell with relatively few energy needs will probably have a relatively small number of a. ribosomes c. mitochondria b. lysosomes d. chromosomes 4. Digestive enzymes or hydrolytic enzymes are terms associated with a. ribosomes c. golgi apparatus b. lysosomes d. smooth endoplasmic reticulum 5. In which of the following items would you expect to find cells? a. strawberry c. silver dollar b. eyeglasses d. plastic flower 6. Organisms whose cells do not have a nucleus are called a. plants c. eukaryotes b. organelles d. prokaryotes 7. Plant cells often have a box­like shape because of the a. nucleus c. cytoplasms b. cell wall d. cell membrane 8. The  site  of  ATP  production  and  the site of photosynthesis are the _______________ and _________________. a. ribosomes and vacuoles c. mitochondria and chloroplasts b. chloroplasts and lysosomes d. Golgi complex and chloroplast 9. What is the outermost boundary of an animal cell? a. the cell wall c. the nuclear membrane b. the cytoplasm d. the nuclear envelope


10. What site regulates what goes in and out of the cell? a. cell wall c. cell membrane b. vacuole d. nuclear membrane 11. What  type  of  cell  has  these  characteristics:  contains  DNA  but  no  nucleus,  contains flagella, ribosomes, cytoplasm, and a cell membrane. a. plant c. animal b. fungi d. bacteria 12. Where is the site of protein synthesis? a. nucleus b. lysosomes

c. ribosome d. mitochondria

13. Which is the “brain” of the cell? a. nucleus b. chlorop[lats

c. golgi bodies d. mitochondria

14. Which of the following forms of life is NOT eukaryotic? a. a bacterial cell c. a plant cell like gumamela b. protist such as amoeba d. a human cell such as red blood cell 15. Which of the following is found in the nucleus? a. vacuole c. mitochondria b. chloroplasts d. chromosomes 16. Which of the following is NOT true of chloroplasts? a. They synthesize sugar b. They contain pigments c. They are only found in planta d. They appear green because of chlorophyll 17. Which of the following organelles transports materials inside the cell a. lysosome c. mitochondria b. chloroplasts d. endoplasmic reticulum 18. Which of the following statements is always true? a. All cells have a cell wall c. All cells contain chloroplast. b. All cells contain nucleus. d. All cells have a cell membrane. 19. Which of the following structures are common to both eukaryotic and prokaryotic cells? a. nucleus c. both b and c b. ribosomes d. cell membrane 20. Which organelle has no membrane? a. vacuole b. lysosome

c. ribosome d. chloroplast


Key to Answers

Pretest 1. c 2. d 3. d 4. c 5. a

6.    d 7.    b 8.    a 9.    b 10.  c

11.  d 12.  a 13.  d 14.  b 15.  c

16.  c 17.  a 18.  d 19.  c 20.  c

LESSON 1 Activity 1.1 The Street Sweepers Lining  the  passageways  are  special  cells  that  release  a  mixture  of  water,  carbohydrates,  and salts,  called  mucus.   The  particles  of  dust  and  dirt  that  are  inhaled  are  trapped  in  this  sticky mucus.  Underneath  this  layer of  mucus  is  another  group  of  specialized  cells  that  have  cilia.  As the  cilia  move,  they  create a  sweeping  action.  This  action  keeps  the  most  vital passageways in the body clean and open for business. Self­Test 1.1 1. Leeuwenhoek: discovered protozoa Hooke: described “cells” in cork Schleiden & Schwann: proposed cell theory Virchow: concluded that cells come from preexisting cells 2. The  microscope  opened up  the  world  of  the  very small to biologists. It enabled scientists to discover that all living things are made up of cells. LESSON 2 Self­Test 2.1

Structures

Animal Cell

Plant Cell

Bacterial Cell

1. Cell wall

X

/

/

2. Cell membrane

/

/

/

3. Cytoplasm

/

/

/

4. Mitochondria

/

/

x


5. Ribosomes

/

/

/

6.Endoplasmic Reticulum

/

/

x

7. Golgi bodies

/

/

x

8. Lysosomes

/

x

x

9. Vacuoles

/

/

x

10. Chloroplasts

x

/

x

11. Nucleus

/

/

x

12. Chromosomes

/

/

/

Self­Test 2.2 The  body  parts  of  the  tadpoles  change  in  response  to  the  activity  of  the  cells  which  is  cell division.  When  cells  divide,  their  number  increases.  Growth  results  when   cells   increase  in number. The  tails  of  the  tadpole  disappear  due  to  the  lysosomal  activity.  The  lysosome,  if  you  will recall, contains powerful chemicals which are used to digest or break down materials LESSON 3 Activity 3.1 Feedback:  One­celled  organisms  may  have  fewer  or  different  structures  from  plant  or  animal cells.  However,   they  carry  out  all  of  the  life  processes  (reproduction,   digestion,  excretion, respiration, etc.) that other cells carry out. Self­Test 3.1 1. plant 2. prokaryote 3. prokaryote 4. false 5. true Post­Test 1. c 2. d 3. d 4. b 5. c

6.    b 7.    a 8.    c 9.    c 10.  d

11.  b 12.  a 13.  d 14.  b 15.  a

16.  c 17.  a 18.  d 19.  c 20.  c


References Books: Ahuja M.; (2006). Life Sciences. Gyan Publishing House. pp. 105­109 Chancellor Press (Bounty Books); (2001). Tell Me What?. WS Pacific Publications Inc., Manila, Philippines. pp. 38­71 Chancellor Press (Bounty Books); (2001). Tell Me Where?. WS Pacific Publications Inc., Manila, Philippines. pp. 140­173 Chancellor Press (Bounty Books); (2001). Tell me When?. WS Pacific Publications Inc., Manila, Philippines. pp. 38­71 Lozano, L.; Sandico, P.M.; (2003). Science and Technology for the Future II. Diwa Scholastic Press Inc. pp. 92­104 Module: Project EASE (Effective Alternative Secondary Education). Biology Module 2. Cell structure and Function. Bureau of Secondary Education, Department of Education, Pasig City. Electronic Sources: Retrieved October 15, 2013 from http://depedmati.wikispaces.com/file/view/K+TO+12+BEC+COMPETENCIES+AND+LEARNING +RESOURCES+FOR+GRADE+7.pdf Retrieved October 15, 2013 from http://goo.gl/fLMSSo Retrieved October 15, 2013 from http://science.howstuffworks.com/life/cellular­microscopic/cell­info.htm Retrieved October 15, 2013 from http://beyondthehumaneye.blogspot.com/2009/06/dune­builder.html Retrieved October 15, 2013 from http://www.infoplease.com/encyclopedia/science/cell­biology.html Retrieved October 15, 2013 from http://bitesizebio.com/articles/history­of­cell­biology/ Retrieved October 15, 2013 from http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cork_Micrographia_Hooke.png Retrieved October 15, 2013 from http://biology.tutorvista.com/cell/cell­theory.html Retrieved October 15, 2013 from fig.cox.Miami.edu/~cmallery/150/unity/cell.text.htm


Retrieved October 15, 2013 from http://goo.gl/SbqIZp Retrieved October 15, 2013 from http://cellbiology.med.unsw.edu.au/units/science/timeline.htm Retrieved October 15, 2013 from http://www.history­of­the­microscope.org/hans­and­zacharias­jansen­microscope­history.php Retrieved October 15, 2013 from http://www.deshow.net/animal/bing­animal­wallpaper­846.html Retrieved October 15, 2013 from http://goo.gl/12giJo Retrieved October 15, 2013 from http://www.history­of­the­microscope.org/anton­van­leeuwenhoek­microscope­history.php Retrieved October 16, 2013 from http://www.answersingenesis.org/articles/aid/v7/n1/antony­van­leeuwenhoek­creation­magnified­ microscopes Retrieved October 16, 2013 from  http://biology.about.com/od/cellanatomy/p/nucleus.htm Retrieved October 16, 2013 from http://biology.about.com/od/biologydictionary/g/cell­membrane.htm Retrieved October 16, 2013 from http://biology.about.com/od/cellanatomy/ss/endoplasmic­reticulum.htm Retrieved October 16, 2013 from  http://biology.about.com/od/cellanatomy/p/ribosomes.htm Retrieved October 16, 2013 from  http://www.ask.com/question/interesting­facts­about­ribosome Retrieved October 17, 2013 from http://biology.about.com/b/2008/11/07/what­are­lysosomes.htm Retrieved October 17, 2013 from http://science.howstuffworks.com/life/cellular­microscopic/apoptosis.htm Retrieved October 17, 2013 from  http://www.biology­online.org/dictionary/Vacuole Retrieved October 17, 2013 from  http://biology.about.com/od/cellanatomy/ss/prokaryotes.htm Retrieved October 17, 2013 from  http://www.ask.com/question/examples­of­prokaryotic­organisms Retrieved October 17, 2013 from  http://goo.gl/pPKiaU Retrieved October 17, 2013 from  http://biology.about.com/od/cellanatomy/a/eukaryprokarycells.htm Retrieved October 17, 2013 from http://hyperphysics.phy­astr.gsu.edu/hbase/biology/golgi.html


Modulecellstructureandfunction